Linux身体系统：深入了解Linux系统的组成与运转方式 (linux boddy system)
Linux是一种自由软件的操作系统，它具有很强的稳定性、安全性和灵活性，已经成为了服务器和超级计算机等高性能计算环境的标准操作系统。然而，想要真正理解Linux操作系统，就需要深入了解它的组成和运转方式。本文将从系统结构、内核、文件系统、进程管理、网络等方面逐一介绍Linux身体系统的组成与运转方式。
一、系统结构
Linux操作系统的结构图可以分为两个层次：内核和用户空间。内核是操作系统的核心部分，提供了设备驱动、进程管理、内存管理等基本服务。用户空间则提供了应用程序运行的环境，包括文件系统、网路服务等。
二、内核
内核是Linux操作系统最重要的组成部分，它负责监控计算机硬件资源的情况，驱动硬件设备，并向上层提供系统调用接口。内核由多个模块组成，每个模块都有特定的功能。例如，调度模块负责管理进程和线程；网络层模块负责管理网络连接和数据传输等。
Linux内核的源代码分为两部分：一部分是内核本身的代码，另一部分则是模块驱动程序的代码。因为模块可以动态插入和卸载，因此可以用来扩展系统功能，无需重新编译内核。
三、文件系统
Linux操作系统支持多种文件系统，包括ext2、ext3、ext4、xfs等。其中ext4是Linux操作系统的默认文件系统，它支持更大的文件和更高的性能。文件系统是操作系统中的一部分，它负责管理硬盘和其他存储设备上的文件和目录，以及控制访问权限等。
Linux中的文件系统是以树形结构的方式组织的，从根目录开始，每个文件和目录都是一个节点。树的最终节点可以是一个文件或一个目录，目录又可以包含其他文件和目录。Linux文件系统中还有一些特殊的目录，例如/proc目录用于显示系统信息，/dev目录用于管理硬件设备等。
四、进程管理
Linux内核利用进程管理器对进程进行管理。每当用户启动一个应用程序时，内核会为该程序创建一个进程，并分配一个唯一的进程ID。进程管理器允许Linux操作系统在多个程序之间进行进程调度和分配CPU资源。
五、网络
Linux操作系统支持多种网络协议，包括TCP/IP、UDP、HTTP、FTP、SSH等。Linux内核带有网络协议栈，允许计算机进行网络连接和数据传输。
Linux系统可以用作路由器、网关、防火墙等，可以通过配置网络接口实现各种网络连接。
本文介绍了Linux身体系统的组成与运转方式，其中包括了系统结构、内核、文件系统、进程管理、网络等方面。深入了解Linux系统的结构和运作方式可以帮助用户更好地掌握Linux操作系统的强大功能和广泛应用。
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简述内存管理中buddy算法和slab机制的区别
1、Buddy算法
linux对空闲内存空间管理采取buddy算法，
Buddy算法：
把内存中所有页面按照2^n划分，其中n=0~5，每个内存空间按1个页面、2个页面、4个页面、8个页面、16个页面、32个页面进行六次划分。划分后形成了大小不等的存储块，称为页面块，简称页块，包含一个页面的页块称为1页块，包含2个茄陪页面的称为2页块，依次类推。
每种页块按前后顺序两两结合成一对Buddy“伙伴”。系统按照Buddy关系把具有相同大小的空闲页面块组成页块组，即1页块组、2页块组……32页块组。 每个页块组用一个双向循环链表进行管理，共有6个链表，分别为1、2、4、8、16、32页块链表。分别挂到free_area 数组上。
位图数组
用于标记内存页面使用情况，第0组每一位表示单个页面使用情况，1表示使用，0表示空闲，第二组每一位表示比邻的两个页面使用情况，一世颤次类推。默认为10个数组，当一对Buddy的两个页面中有一个事空闲的，而另一个全部或部分被占用时，该位置1.两个页面块都是空闲，对应位置0.
内存分配和释放过程
内存分配时，系统按照Buddy算法，根据请求的页面数在free_area对应的空闲页块组中搜索。 若请求页面数不是2的整数次幂，则按照稍大于请求数的2的整数次幂的值搜索相应的页面块组。
当相应页块组中没有可使用的空闲页面块时就查询更大一些的页块组，在找到可用的页块后分配所需要的页面。当某一空闲页面被分配后，若仍有剩余的空闲页面，则根据剩余页面的大小把他们加入到相应页面组中。
内存页面释放时，系统将其作为空闲页面看待，检查是否存在与这些页面相邻的其他空闲页块，若存在，则合为一个连续的空闲区按Buddy算法重新分组。
2、Slab算法
采用buddy算法，解决了外碎片问题，这种方法适合大块内存请求，不适合小内存区请求。如：几十个或者几百个字节。Linux2.0采用传统内存分区算法，按几搜纳败何分布提供内存区大小，内存区以2的幂次方为单位。虽然减少了内碎片，但没有显著提高系统效率。
Linux2.4采用了slab分配器算法，该算法比传统的分配器算法有更好性能和内存利用率，最早在solaris2.4上使用。
Slab分配器思想
1）小对象的申请和释放通过slab分配器来管理。
2）slab分配器有一组高速缓存，每个高速缓存保存同一种对象类型，如i节点缓存、PCB缓存等。
3）内核从它们各自的缓存种分配和释放对象。
4）每种对象的缓存区由一连串slab构成，每个slab由一个或者多个连续的物理页面组成。这些页面种包含了已分配的缓存对象，也包含了空闲对象。
linux系统的特点是什么?
1．开源、免费
众所周知，不管灶基是微软的 Windows 还是苹果的Mac OS，都是需要付费的，而且比较昂贵。而Linux是免费、开源的，可以随时取得其源代码，根据不同的需求进行定制，这对于用户特别是程序开发人员来说是非常重要的。
2．跨平台的硬件支持
由于Linux 的内核大部分是用C语言编写的，并采用了可移植的UNIX标准应用程序接口，因此，它支持如i386、Alpha、AMD和Sparc等系统平台，以及从个人计算机到大型主机，甚至包括嵌入式系统在内的各种硬件设备。
3．丰富的软件支持
与其他操作系统不同的是，安装了Linux系统后，用户常用的一些办公软件、图形处理工具、多媒体播放软件和网络工具等都已无须安装。而对于程序开发人员来说，Linux更是一个很好的开发平台，在Linux 的程序包中，包含了多种程序语言与开发工具，如gcc、cc、C++、Tcl/Tk、Perl、Fortran77 等。
4．多用户多任务
作为类UNIX 系统，Linux和UNIX一样，是隐含谨一个真正的多用户多任务的操作系统。多个用户可以各自拥有和使用系统资源，即每个用户对自己的资源（如文件、设备）有特定的权限，互不影响，同时多个用户可以在同一时间以网络联机的方式使用计算机系统。多任务是现代计算机最主要的一个特点，由于Linux系统调度是每一个进程平等地访问处理器，因此，它能同时执行多个程序，而且各个程序是互相独立运行的。
5．可靠的安全性
Linux是一个具有先天病毒免疫能力的操作系统，很少受到病毒攻击。
对于一个开放式系统而言，在方便用户的同时，很可能存在安全隐患。不过，利用Linux自带防火墙、入侵检测和安全认证等工具，及时修补系统的漏洞，就能大大提高Linux的安全性，让黑客无机可乘。同时，由于Linux是开源的，因此，Linux产生了各种各样的不同版本，这也提高了被攻击的难度。
6．良好的稳定性
Linux内核的源代码是以标准规范的32位（在64位CPU上是64位）计算机来做的更佳化设计，可确保其系统的稳定性。正因为Linux 的稳定性，才使得一些安装了Linux的主机可以像UNIX机一样常年不关机也不会宕机。
7．完善的网络功能
Linux 内置了很丰富的免费网络服务器软件、数据库和网页的开发工具，如Apache、Sendmail、VSFTP、SSH、MySQL、PHP和P等。近年来，越来越多的企业看到Linux的这些强大的功能，利用Linux 担任全方老带位的网络服务器。
LINUX系统的主要特点。\x0d\x0a1、开放性：特旅洞昌别是遵循开放系统互连(OSI)国际标准。\x0d\x0a2、多用户：操作系统资源可以被不同用户使用，每个用户对自己的资源(例如：文件、设备)有特定的权限，互不影响。\x0d\x0a3、多任务：计算机同时执行多个程序，而同时各个程序的运行互相独立。\x0d\x0a4、良好的用户界面：Linux向用户提供了两种界面：用户界面和系统调用。Linux还为用户提供了图形用户界面。它利用鼠标、菜单、窗口、滚劢条等设施，给用户呈现一个直观、易操作、交互性强的友好的图形化界面。\x0d\x0a5、设备独立性：操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装驱劢程序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备。Linux是具有设备独立性的操作系统，内核具有高度适应能力。\x0d\x0a6、提供了丰富的网络功能颤高：完善的内置网络是Linux一大特点。\x0d\x0a7、可靠的安全系统：Linux采取了许多安全技术措施，包括对读、写控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等，这为网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障。\x0d\x0a8、良好的可移植性：将拆扒操作系统从一个平台转移到另一个平台使它仍然能_其自身的方式运行的能力。Linux是一种可移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境中和任何平台上运行。
Linux系统在短短的几年之内就得到了非常迅猛的发展，
这与Linux系统的良好特性是分不开的。Linux系统包含了UNIX系统的全部功能和特性，简单地说，
Linux系统具有以下主要特性。
一．开放性
是指系统遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。凡遵循国际标准所开发的硬件和软件，都能彼此兼容，可方便地实现互连。
二．多用户
是指系统资源可以被不同用户使用，每个用户对自己的资源（例如：文件、设备）有特定的权限，互不影响。Linux和Unix都具有多用户的特性。
三．多任务
是现代计算机的最主要的一个特点。它是指计算机同时执行多个程序，而且各个程序的运行互相独立。Linux系统调度每一个进程平等孙判地访问
微处理器
。由于CPU的处理速度非常快，其结果是，启动的
应用程序
看起来好像在并行运行。事实上，从处理器执行一个应用程序中的一组指令到Linux调度微处理器再次运行这个程序之间只有很短的时间延迟，用户是感觉不出来的。则烂改
四．良好的用户界面
Linux向用户提供了两种界面：用户界面和系统调用。Linux的传统用户界面是基于文本的
命令行界面
，即shell，它既可以联机使用，又可存在文件上脱机使用。shell有很强的程序设计能力，历弯用户可方便地用它编制程序，从而为用户扩充系统功能提供了更高级的手段。可编程Shell是指将多条命令组合在一起，形成一个Shell程序，这个程序可以单独运行，也可以与其他程序同时运行。 系统调用给用户提供编程时使用的界面。用户可以在编程时直接使用系统提供的系统调用命令。系统通过这个界面为用户程序提供低级、高效率的服务。Linux还为用户提供了
图形用户界面
。它利用鼠标、菜单、窗口、滚动条等设施，给用户呈现一个直观、易操作、交互性强的友好的图形化界面。
五．设备独立性
设备独立性是指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的
驱动程序
，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式。 具有设备独立性的操作系统，通过把每一个外围设备看作一个独立文件来简化增
Linux系统特征 Linux系统有文本编辑界面和图形用户界面（GUI）。其特征包括:多用户、多任务、多平台、可编程SHELL、提供源代码、仿真终端、支持多种文件系统及强大的网络功能等。 多用户：多个用户（六个）能同时从相同或不同的终端（终端号：tty1~tty6）上用同一个应用程序的副本进行工作。在控制台，切换终端的命令是：ALT+F1~F6；在仿真终端窗口（ps/0~n）是：SHIFT+ALT+F1~F6。 多任务：可同时执行多个程序，程序之间互不妨碍。与WINDOWS的多任务不同，Linux将系统没有用到的剩余物理内存全部用来做硬盘的高速缓存。笔者曾经打开三个xterm，分别用于查找文件、调试程序、发邮件。而且还可以指定某一个程序在后台运行，指定某一些程序在特定的时间内运行（at命令）。 多平台：简键Linux能在X86平台上运行，也能移植到其他平台。 可编程SHELL：SHELL是解释并执行命令的系统喊神外壳程拦渗巧序。通过编写SHELL程序，使得系统更加个性化；而且在一些程序中具有C语言的功能。 提供源代码：Linux是自由软件，源代码完全公开，可以自行编译内核，修改和扩充操作系统，进行二次开发。 Linux支持的文件系统很多，例如：EXT3、NFS、VFS、ISO9660、MSDOS等等。 网络功能：较全面的实现了TCP/IP、SLIP、PPP、PLIP协议，功能强大。
Linux操作系统特点有很多，以下为详细介绍：
①稳定的系统：Linux十分稳定，连续运行一年以上不曾宕机是很平常的事情，Linux有众多电脑高手在使用，维护者众多、更新维护快，而Windows则是所有人都会用，且不开源多任务。
②多用户系统：在一个Linux主机上规划出不同等级的用户，每个用户登录时工作环境可以不同，还允许不同用户在同一时间登陆主机以使用主机的资源。
③用户组规划：在Linux机器上，文件可以分为可读可写可执行三类。此外，这些属性还可以分为三类培颂铅：文件拥有者、文件所属用户组、樱配其他非拥有配好者与用户组者，对于项目或者其他项目开发者具有良好的保密性。
④占用资源少：现在市场上任何一款个人计算机都可以达到使用Linux搭建一个服务上百人以上的主机可定制剪裁，移植到嵌入式平台，可选择多种图形用户界面。
⑤模块化程序：Linux内核设计非常精巧，分成进程调度、内存管理、进程间通信、虚拟文件系统和网络接口五大部分;其独特的模块机制可根据用户的需求，实时地将某些模块插入或从内核中移走，使得Linux系统内核可以裁剪得非常小巧。
⑥广泛的硬件支持：Linux能支持X86、ARM、MIPS、ALPHA和PowerPC等多种体系结构和微处理器。目前已成功地移植到数十种硬件平台，几乎能运行在所有流行的处理器上。
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