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Linux系統架構是指Linux操作系統的整體結構和工作層次，它定義了系統組件如何交互、如何管理硬件資源，以及用戶如何通過不同的層次與系統進行交互。Linux架構通常有兩種劃分方法：系統層次架構和功能層次架構，兩者都可以很好地描述Linux系統的結構。
系統層次的架構
內核空間：這是Linux系統的核心部分，負責直接管理硬件資源，并提供系統的核心功能，包括進程調度、內存管理和設備驅動。所有系統級別的操作在此執行。
用戶空間：這是用戶應用程序運行的區域。應用程序通過系統調用與內核交互，以訪問硬件資源。內核和用戶空間的劃分確保了系統的安全性和穩定性。
這種劃分方式強調操作系統的核心層次，關注安全性和資源管理，確保普通應用程序與內核之間有明確的權限邊界。
功能層次的架構
應用層：用戶運行的應用程序和進程。
Shell層：命令行界面或GUI，通過它用戶可以與系統交互。
內核層：操作系統的核心，管理硬件和提供系統資源。
硬件層：包括CPU、內存、存儲設備等物理硬件。
兩種架構對比
內核空間與用戶空間的劃分更側重于操作系統的運行結構，強調系統安全性和對硬件資源的管理，是系統內部工作機制的核心。
功能層次劃分更直觀，重點解釋用戶如何與系統交互，關注的是從用戶角度理解系統的使用過程。
內核空間和內核層有什么不同？
內核空間強調的是權限和運行模式，是指操作系統內核在特定權限級別下執行的特權代碼。
內核層是操作系統結構中的一層，描述內核在系統結構中的功能位置。
系統層次的架構詳解
通常可以劃分為以下兩個主要部分：
內核空間（Kernel Space）：負責與硬件的直接交互，管理系統資源，如內存、CPU、文件系統和設備驅動。它是系統的核心部分，提供對硬件的抽象層，確保系統的穩定性和安全性。
用戶空間（User Space）：負責運行用戶應用程序和進程。用戶空間通過系統調用與內核空間通信，利用內核提供的服務來完成實際的計算任務。
這兩部分通過明確的接口（如系統調用）進行交互，各自處理不同的任務，保證操作系統的高效運行。
內核空間和用戶空間有什么不同
內核空間： 負責系統的核心任務和硬件管理，具有最高權限。它直接與硬件交互，管理進程調度、內存、文件系統等，確保系統的穩定性和效率。優勢在于對系統資源的全面控制，能保證高效的資源分配與硬件操作。
用戶空間： 則運行用戶應用程序，權限受限，不能直接操作硬件。它通過系統調用向內核請求服務。其優勢在于隔離用戶進程的錯誤，即使應用崩潰也不會影響系統整體，提升了系統的安全性和穩定性。
內核空間組成
內核空間是Linux系統的核心部分，負責管理硬件資源和系統操作，確保操作系統的穩定和安全。它主要由以下幾個關鍵組件組成：
進程管理
負責調度系統中的所有進程，決定哪個進程可以使用CPU以及何時使用。進程管理確保系統中的多任務處理，允許多個進程同時運行，并控制它們的優先級和資源分配。
內存管理
內存管理模塊負責管理系統的物理和虛擬內存，確保內存的高效分配、使用和回收。它實現了內存分頁、虛擬內存和內存保護機制，確保進程之間的內存隔離。
設備驅動
內核包含與硬件設備的接口，通過設備驅動程序來管理硬件操作。設備驅動程序允許操作系統與外部硬件（如硬盤、鍵盤、網絡適配器等）進行通信和控制。
文件系統管理
文件系統模塊管理數據的存儲和檢索，它支持多種文件系統格式（如ext4、XFS等），并負責文件的創建、刪除、讀寫等操作，同時確保文件系統的安全性和完整性。
網絡子系統
負責處理網絡協議棧（如TCP/IP協議），實現數據包的傳輸、路由和網絡設備管理。該模塊使得操作系統能夠在網絡環境中進行通信和數據交換。
系統調用接口
提供用戶空間與內核空間之間的接口，允許用戶程序通過系統調用請求內核執行特定的操作，如文件讀寫、進程創建和內存分配。
這些組成部分共同作用，確保Linux操作系統能夠有效管理資源并為用戶程序提供穩定的運行環境。
用戶空間組成
用戶空間是操作系統內存中的一部分，用于執行非特權程序和應用程序。其核心用途是為用戶應用程序提供一個隔離的、與內核分開的執行環境。它的內容包括應用程序、庫、Shell和圖形界面。用戶空間和內核空間的劃分是為了確保系統的安全、穩定性以及權限控制，使得應用程序無法直接影響內核或硬件資源。
應用程序
應用程序是用戶空間的核心部分，包含用戶直接運行的程序和服務，如文本編輯器、網絡瀏覽器、開發工具、媒體播放器等。所有用戶啟動的進程都會運行在用戶空間中，而非內核空間。
系統庫
系統庫提供了用戶程序運行所需的基礎功能。例如，C標準庫（glibc）等系統庫為應用程序提供通用的函數調用，簡化了開發過程。應用程序調用這些庫中的函數來進行輸入輸出、內存管理、網絡連接等。
Shell（命令解釋器）
Shell是用戶與操作系統交互的命令行工具，它允許用戶輸入命令并查看輸出結果。常見的Shell包括Bash、Zsh，用戶可以通過Shell執行系統命令、啟動程序、查看文件等。
圖形用戶界面（GUI）
如果系統使用圖形界面，桌面環境（如GNOME、KDE）以及窗口管理器（如Xfce、i3）也是用戶空間的一部分。這些組件為用戶提供了直觀的圖形界面，用于與系統交互。
守護進程（Daemons）
守護進程是在后臺運行的系統進程，通常為系統或用戶提供服務，如網絡服務、日志記錄、定時任務等。盡管這些進程運行在后臺，但它們仍然屬于用戶空間，而不是內核空間。
配置文件和數據文件
用戶空間中的程序通常會讀取和寫入配置文件，這些文件存儲了應用程序的配置信息，如用戶首選項、啟動參數等。此外，用戶空間也包含大量的數據文件，供應用程序使用。
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