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Linux作為一種開(kāi)源的操作系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、超級(jí)計(jì)算機(jī)、移動(dòng)設(shè)備以及嵌入式系統(tǒng)等領(lǐng)域。作為一名Linux使用者，了解Linux的啟動(dòng)過(guò)程和系統(tǒng)架構(gòu)，對(duì)于進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)、故障排除和性能優(yōu)化都有著重要的意義。本文將從兩個(gè)方面來(lái)探討Linux的啟動(dòng)過(guò)程和系統(tǒng)架構(gòu)。
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一、Linux的啟動(dòng)過(guò)程
Linux的啟動(dòng)過(guò)程可以分為五個(gè)階段：BIOS、Boot Loader、Kernel Initialization、User Space Initialization和User Space Execution。
1. BIOS
當(dāng)計(jì)算機(jī)開(kāi)機(jī)后，BIOS程序首先被加載。BIOS程序負(fù)責(zé)進(jìn)行初步的硬件檢測(cè)和配置，同時(shí)讀取存儲(chǔ)設(shè)備上的引導(dǎo)扇區(qū)。
2. Boot Loader
引導(dǎo)扇區(qū)中包含了Boot Loader程序。Boot Loader可以是GRUB、LILO或者其他引導(dǎo)程序。
GRUB是最常見(jiàn)的Boot Loader，在啟動(dòng)過(guò)程中會(huì)顯示出一個(gè)菜單，列舉出所有可以啟動(dòng)的操作系統(tǒng)。用戶(hù)可以選擇需要啟動(dòng)的系統(tǒng)。
LILO是較早的Boot Loader，采用文本界面顯示啟動(dòng)項(xiàng)。
3. Kernel Initialization
當(dāng)Boot Loader將系統(tǒng)控制權(quán)交給內(nèi)核時(shí)，內(nèi)核開(kāi)始運(yùn)行。內(nèi)核首先會(huì)進(jìn)行初始化，加載內(nèi)核模塊、初始化設(shè)備、建立虛擬內(nèi)存映射表、初始化進(jìn)程等。此時(shí)，內(nèi)核還未進(jìn)入用戶(hù)空間，關(guān)閉了所有虛擬終端。
4. User Space Initialization
在內(nèi)核初始化完成后，觸發(fā)init程序進(jìn)程。init程序的主要作用是啟動(dòng)各個(gè)系統(tǒng)服務(wù)，初始化系統(tǒng)進(jìn)程。在這一階段，操作系統(tǒng)已經(jīng)可以響應(yīng)用戶(hù)輸入。同時(shí)，也可以通過(guò)登錄方式進(jìn)入系統(tǒng)。
5. User Space Execution
用戶(hù)空間中運(yùn)行著各種進(jìn)程，如X Window、GNOME和KDE等用戶(hù)界面程序。在這個(gè)階段，用戶(hù)可以通過(guò)各種方式與系統(tǒng)進(jìn)行交互。
二、Linux的系統(tǒng)架構(gòu)
Linux系統(tǒng)采用一種分層的設(shè)計(jì)方式，以保證系統(tǒng)各模塊之間的松耦合。
1. 硬件層
硬件層主要包括計(jì)算機(jī)硬件，如CPU、內(nèi)存、硬盤(pán)、網(wǎng)卡、顯卡等。
2. 內(nèi)核層
內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心部分，其負(fù)責(zé)管理硬件、提供系統(tǒng)服務(wù)、調(diào)度進(jìn)程和資源等等。內(nèi)核又分為兩個(gè)層次：
系統(tǒng)調(diào)用界面層：提供了一組系統(tǒng)調(diào)用接口，用戶(hù)程序可以通過(guò)這些接口來(lái)調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)。
內(nèi)核服務(wù)層：大部分內(nèi)核服務(wù)都運(yùn)行在這一層中。這些服務(wù)包括對(duì)文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存管理等等的處理。
3. 應(yīng)用層
應(yīng)用層就是用戶(hù)之間接口，它包含了大多數(shù)的用戶(hù)應(yīng)用程序，如文本編輯器、瀏覽器、音樂(lè)播放器等等。
以上就是Linux的啟動(dòng)過(guò)程和系統(tǒng)架構(gòu)的介紹。了解這些知識(shí)，有助于我們更好地了解Linux操作系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制，提高系統(tǒng)維護(hù)、故障排除和性能優(yōu)化的能力。
相關(guān)問(wèn)題拓展閱讀：
- 資深Linux運(yùn)維工程師必須掌握的核心命令
資深Linux運(yùn)維工程師必須掌握的核心命令
查看CPU信息可以使用lscpu命令
從命令的輸出結(jié)果可以看得出來(lái)CPU的型號(hào)是 Intel(R) Core(TM) i9-8950HK CPU @ 2.90GHz，穗蔽裂CPU(s)是4表示同時(shí)可以執(zhí)行四個(gè)任務(wù)。
如果想要同時(shí)執(zhí)行更多的任務(wù)，可以在VMware WorkStation中修改，修改完成以后會(huì)立即生效。
除了lscpu以外，還可以使用cat /proc/cpuinfo命令查看CPU信息,不過(guò)它是以每核分開(kāi)顯示的。
使用free或者是cat /proc/meminfo可以查看當(dāng)前系統(tǒng)的內(nèi)存信息,包括總內(nèi)存、已經(jīng)使用內(nèi)存以及可用內(nèi)存信息
Linux和Windows不同的是Linux的圖形界面只是它的一個(gè)程序，而不是必備組件。我們之前安裝CentOS8.4選擇的Server With GUI包含GNOME桌面的圖形環(huán)境，我們可以使用init 3命令關(guān)閉圖形,CentOS8會(huì)出現(xiàn)一個(gè)字符登錄界面。
然后再使用free -h觀察已經(jīng)使用的內(nèi)存只有334M,相比圖形界面的730M 減少了接近400M內(nèi)存，為了節(jié)省內(nèi)存，生產(chǎn)環(huán)境一般不會(huì)安裝和使用圖形界面。
想要再切回圖形界面使用init 5命令即可。
還可以使用runlevel命令查看當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行的模式,其中輸出結(jié)果的3表示之前是字符界面，5表示當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行的是圖形界面
使用llk命令可以查看磁盤(pán)信息，包括有幾塊磁盤(pán)以及每塊磁盤(pán)的分區(qū)、容量信息
通過(guò)命令的執(zhí)行結(jié)果可以得知目前CentOS8系統(tǒng)上有三塊磁盤(pán)，分別是sda,sdb,sdc，其中sdb和sdc沒(méi)有分區(qū)，
而sda磁盤(pán)是在安裝系猜閉統(tǒng)時(shí)創(chuàng)建了四個(gè)分區(qū)，具體信息如下表格所示
除此以外還可以使用 cat /proc/partitions命令查看磁盤(pán)信息,從命令的執(zhí)行結(jié)果可以看出容量還是以KB為單位。
通過(guò)arch命令可以查看當(dāng)前系統(tǒng)架構(gòu)為x86_64，這也是目前主流的系統(tǒng)架構(gòu)。
不同的Linux發(fā)行版使用的Linux內(nèi)核版本不同，通過(guò)uname -r可以查看Linux系統(tǒng)的內(nèi)核版本
通過(guò) cat /etc/os-release 命令或者是l_release -a命令可以查看操作系統(tǒng)的版本，后期在開(kāi)發(fā)程序時(shí)不同的操作系統(tǒng)版本需要做不同的處理。
查看Ubuntu Server的版本
查看CentOS8的版本
CentOS還可以使用 cat /etc/redhat-release版本
Linux中的時(shí)間有系統(tǒng)時(shí)間和硬件時(shí)間兩種
date和clock可以使用分號(hào)隔開(kāi)后同時(shí)執(zhí)行看系統(tǒng)時(shí)間和硬件時(shí)間
目前我的系統(tǒng)時(shí)間和硬件時(shí)間相差了18秒
如果硬件時(shí)間是準(zhǔn)確的，那么就通過(guò)命令clock -s以硬件時(shí)間為準(zhǔn)，同步校正系統(tǒng)時(shí)間。
如果系統(tǒng)時(shí)間是準(zhǔn)確的，那么通過(guò)clock -w命令以系統(tǒng)時(shí)并談間為準(zhǔn)，同步校正硬件時(shí)間
不同的國(guó)家在同一時(shí)刻所處的時(shí)間是不同的，因?yàn)闀r(shí)區(qū)不同。
例如中國(guó)就是東八區(qū)，東八區(qū)和格林威治的時(shí)區(qū)相比相差8個(gè)小時(shí)(也就是比北京時(shí)間慢了8個(gè)小時(shí))，之前在安裝操作系統(tǒng)的時(shí)候設(shè)置的時(shí)區(qū)就是Asia/Shanghai,，通過(guò)timedatectl status查看當(dāng)前時(shí)間狀態(tài)，其中 Universal time就是格林威治時(shí)間，而Local Time就是系統(tǒng)設(shè)置時(shí)區(qū)(Asia/Shanghai)的時(shí)間，它們兩者剛好相差了8個(gè)小時(shí)。 Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800) 表示當(dāng)前的時(shí)區(qū)是亞洲上海。
如果現(xiàn)在你去了法國(guó)巴黎，可以通過(guò)timectl set-timezone 設(shè)置時(shí)區(qū)為歐洲巴黎，當(dāng)修改時(shí)區(qū)后使用date命令查看系統(tǒng)時(shí)間顯示的就是當(dāng)前法國(guó)的巴黎時(shí)間，相比北京時(shí)間慢了6個(gè)小時(shí)。
修改時(shí)區(qū)最終影響的是 /etc/localtime文件
不過(guò)目前我在中國(guó)，因此還是改回亞洲上海
timedatectl list-timezones可以查看所有時(shí)區(qū)
cal命令可以查看當(dāng)前月份的日歷，例如今天是2023年10月5號(hào)
查看指定月份的日歷
還可以查看指定年份的日歷
生產(chǎn)環(huán)境不能隨便關(guān)機(jī)和重啟!!! 因?yàn)榉?wù)器基本都是 7*24 對(duì)外提供服務(wù)
測(cè)試環(huán)境或者是本地虛擬機(jī)安裝的Linux服務(wù)器可以按需求關(guān)機(jī)或者重啟
關(guān)機(jī)可以使用halt或者poweroff命令
而shutdown可以實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)或者重啟,shutdown -r表示重啟,即reboot，shutdown -h表示關(guān)機(jī)，即halt。 -c表示取消關(guān)機(jī)或重啟。
除此以外shutdown 還可以指定時(shí)間來(lái)關(guān)機(jī)或重啟，默認(rèn)是1分鐘后執(zhí)行。
關(guān)機(jī)和重啟命令的常見(jiàn)用法
Linux下有nano和vim等文本編輯器，目前我們先使用nano來(lái)編輯文本。
如果系統(tǒng)上沒(méi)有安裝nano文本編輯器，那么在使用之前首先需要使用yum install -y nano命令來(lái)安裝nano文本編輯器
在使用nano進(jìn)行文本編輯時(shí)，nano后面跟文件路徑即可打開(kāi)文件，然后可以直接修改文件,類(lèi)似于windows的記事本，修改完成后然后按Ctrl+x退出，接著按y保存修改，回車(chē)后退出nano。
然后使用nano /etc/motd來(lái)修改該文件，motd文件是用戶(hù)登錄之后提示的內(nèi)容
然后輸入Welcome to my class
之后按Ctrl+x退出nano編輯器，按y保存到文件匯中，然后按回車(chē)鍵確認(rèn)修改。
再重新登錄CentOS8.4
登錄成功之后就會(huì)看到/etc/motd文件內(nèi)容顯示在終端上
我這里準(zhǔn)備了一個(gè)motd文件，首先使用MobaXterm終端上傳到/etc目錄下覆蓋現(xiàn)有的motd文件，在使用MobaXterm終端登錄CentOS8.4-1后，首先將SSH Broswer的路徑切換到/etc目錄下
然后點(diǎn)擊上傳文件的按鈕
選擇提前準(zhǔn)備好的motd文件上傳到/etc目錄下
然后再次重新登錄系統(tǒng)就會(huì)看到一個(gè)大佛
大家可以自行訪(fǎng)問(wèn)
在線(xiàn)生成ASCII(圖)藝術(shù)字，然后將內(nèi)容復(fù)制到motd文件即可。
當(dāng)我們登錄Linux打開(kāi)一個(gè)終端窗口，然后輸入命令，用戶(hù)與計(jì)算機(jī)的這種臨時(shí)交互被稱(chēng)為一次會(huì)話(huà)(Session)、會(huì)話(huà)的一個(gè)重要的特點(diǎn)就是窗口與其中啟動(dòng)的進(jìn)程是連接在一起的，打開(kāi)窗口則會(huì)話(huà)開(kāi)始，關(guān)閉窗口則會(huì)話(huà)結(jié)束，而且會(huì)話(huà)內(nèi)部的進(jìn)程也會(huì)隨之而終止，不管有沒(méi)有運(yùn)行完成。
這里舉一個(gè)例子，我們首先使用XShell遠(yuǎn)程登錄CentOS8.4-1，然后使用ping 10.0.0.103命令檢測(cè)是否能夠連接10.0.0.103，也就是Ubuntu Server 20.04.3-1那臺(tái)機(jī)器
命令執(zhí)行的結(jié)果顯示能夠連接，而且只要你不關(guān)閉窗口會(huì)一直顯示收到數(shù)據(jù)以及耗時(shí)。
然后我們復(fù)制一個(gè)會(huì)話(huà)
然后使用ps aux|grep ping 查看ping的進(jìn)程信息，因?yàn)闆](méi)有關(guān)閉會(huì)話(huà)窗口所以進(jìn)程還在
當(dāng)我們關(guān)閉之前開(kāi)啟的會(huì)話(huà)窗口之后
再次使用ps aux|grep ping查看進(jìn)程會(huì)發(fā)現(xiàn)ping進(jìn)程不存在了
為了解決上述的問(wèn)題，我們就可以將會(huì)話(huà)與窗口解綁，也就是窗口關(guān)閉時(shí)會(huì)話(huà)并不會(huì)終止，而是繼續(xù)運(yùn)行，等到以后需要的時(shí)候，再讓會(huì)話(huà)綁定其他窗口。
而終端復(fù)用器程序(例如screen,tmux)就是將會(huì)話(huà)與窗口的解綁工具，將它們徹底分離。
首次運(yùn)行screen時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)Shell提示command not found
我們需要使用yum install -y screen 來(lái)安裝screen,但是執(zhí)行之后發(fā)現(xiàn)提示錯(cuò)誤：: Unable to find a match: screen
Centos8安裝screen需要使用epel來(lái)安裝，安裝epel后，再安裝screen，解決centos8無(wú)法安裝screen的問(wèn)題
然后再執(zhí)行yum install -y screen 便可安裝成功
Screen安裝成功
在安裝完screen后就可以使用了，首先在終端輸入screen,然后你就會(huì)看到屏幕好像是刷新了一下，本質(zhì)就是一個(gè)會(huì)話(huà)
然后再次運(yùn)行ping 10.0.0.103
由于開(kāi)啟了screen，即使關(guān)閉了所有的會(huì)話(huà)窗口，你會(huì)發(fā)現(xiàn)使用ps aux |grep ping 命令查看ping命令的進(jìn)程也還在。
如果后期在做運(yùn)維工作，有些命令很耗時(shí)又怕誤操作關(guān)閉會(huì)話(huà)導(dǎo)致命令的進(jìn)程關(guān)閉就可以使用screen。
screen除了創(chuàng)建會(huì)話(huà)，能讓命令關(guān)閉窗口后繼續(xù)在后臺(tái)執(zhí)行的功能以外，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程桌面共享，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)助的功能。
實(shí)現(xiàn)該功能必須滿(mǎn)足兩個(gè)條件，兩個(gè)用戶(hù)必須使用同一個(gè)賬號(hào)登錄同一臺(tái)機(jī)器。
例如這里小紅和小明同時(shí)使用root賬號(hào)登錄了CentOS8.4，其中左邊的窗口是小紅，右邊的窗口是小明
然后小紅使用screen -S help開(kāi)啟一個(gè)遠(yuǎn)程會(huì)話(huà)，會(huì)話(huà)的名稱(chēng)叫help
然后小明使用screen -x help加入小紅開(kāi)啟的會(huì)話(huà)
此時(shí)小明可以看到小紅窗口的內(nèi)容
當(dāng)小明解決小紅的問(wèn)題后，可以使用ctrl a,d退出當(dāng)前會(huì)話(huà)
如果小明不知道小紅的會(huì)話(huà)名稱(chēng)，可以使用screen -ls獲取當(dāng)前會(huì)話(huà)
echo就是用于輸出信息
echo輸出固定字符串
echo輸出變量值
echo輸出轉(zhuǎn)義字符
echo 默認(rèn)可以實(shí)現(xiàn)換行
echo輸出信息還可以帶顏色
echo還可以清除屏幕,等價(jià)于clear命令或者是快捷鍵Ctrl+l
關(guān)于linux啟動(dòng)和系統(tǒng)架構(gòu)的介紹到此就結(jié)束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關(guān)注本站。
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