深入探讨Linux的启动过程和系统架构 (linux启动和系统架构)
Linux作为一种开源的操作系统，被广泛应用于服务器、超级计算机、移动设备以及嵌入式系统等领域。作为一名Linux使用者，了解Linux的启动过程和系统架构，对于进行系统维护、故障排除和性能优化都有着重要的意义。本文将从两个方面来探讨Linux的启动过程和系统架构。
一、Linux的启动过程
Linux的启动过程可以分为五个阶段：BIOS、Boot Loader、Kernel Initialization、User Space Initialization和User Space Execution。
1. BIOS
当计算机开机后，BIOS程序首先被加载。BIOS程序负责进行初步的硬件检测和配置，同时读取存储设备上的引导扇区。
2. Boot Loader
引导扇区中包含了Boot Loader程序。Boot Loader可以是GRUB、LILO或者其他引导程序。
GRUB是最常见的Boot Loader，在启动过程中会显示出一个菜单，列举出所有可以启动的操作系统。用户可以选择需要启动的系统。
LILO是较早的Boot Loader，采用文本界面显示启动项。
3. Kernel Initialization
当Boot Loader将系统控制权交给内核时，内核开始运行。内核首先会进行初始化，加载内核模块、初始化设备、建立虚拟内存映射表、初始化进程等。此时，内核还未进入用户空间，关闭了所有虚拟终端。
4. User Space Initialization
在内核初始化完成后，触发init程序进程。init程序的主要作用是启动各个系统服务，初始化系统进程。在这一阶段，操作系统已经可以响应用户输入。同时，也可以通过登录方式进入系统。
5. User Space Execution
用户空间中运行着各种进程，如X Window、GNOME和KDE等用户界面程序。在这个阶段，用户可以通过各种方式与系统进行交互。
二、Linux的系统架构
Linux系统采用一种分层的设计方式，以保证系统各模块之间的松耦合。
1. 硬件层
硬件层主要包括计算机硬件，如CPU、内存、硬盘、网卡、显卡等。
2. 内核层
内核是操作系统的核心部分，其负责管理硬件、提供系统服务、调度进程和资源等等。内核又分为两个层次：
系统调用界面层：提供了一组系统调用接口，用户程序可以通过这些接口来调用系统服务。
内核服务层：大部分内核服务都运行在这一层中。这些服务包括对文件系统、网络、内存管理等等的处理。
3. 应用层
应用层就是用户之间接口，它包含了大多数的用户应用程序，如文本编辑器、浏览器、音乐播放器等等。
以上就是Linux的启动过程和系统架构的介绍。了解这些知识，有助于我们更好地了解Linux操作系统的运行机制，提高系统维护、故障排除和性能优化的能力。
相关问题拓展阅读：
资深Linux运维工程师必须掌握的核心命令
查看CPU信息可以使用lscpu命令
从命令的输出结果可以看得出来CPU的型号是 Intel(R) Core(TM) i9-8950HK CPU @ 2.90GHz，穗蔽裂CPU(s)是4表示同时可以执行四个任务。
如果想要同时执行更多的任务，可以在VMware WorkStation中修改，修改完成以后会立即生效。
除了lscpu以外，还可以使用cat /proc/cpuinfo命令查看CPU信息,不过它是以每核分开显示的。
使用free或者是cat /proc/meminfo可以查看当前系统的内存信息,包括总内存、已经使用内存以及可用内存信息
Linux和Windows不同的是Linux的图形界面只是它的一个程序，而不是必备组件。我们之前安装CentOS8.4选择的Server With GUI包含GNOME桌面的图形环境，我们可以使用init 3命令关闭图形,CentOS8会出现一个字符登录界面。
然后再使用free -h观察已经使用的内存只有334M,相比图形界面的730M 减少了接近400M内存，为了节省内存，生产环境一般不会安装和使用图形界面。
想要再切回图形界面使用init 5命令即可。
还可以使用runlevel命令查看当前系统运行的模式,其中输出结果的3表示之前是字符界面，5表示当前系统运行的是图形界面
使用llk命令可以查看磁盘信息，包括有几块磁盘以及每块磁盘的分区、容量信息
通过命令的执行结果可以得知目前CentOS8系统上有三块磁盘，分别是sda,sdb,sdc，其中sdb和sdc没有分区，
而sda磁盘是在安装系猜闭统时创建了四个分区，具体信息如下表格所示
除此以外还可以使用 cat /proc/partitions命令查看磁盘信息,从命令的执行结果可以看出容量还是以KB为单位。
通过arch命令可以查看当前系统架构为x86_64，这也是目前主流的系统架构。
不同的Linux发行版使用的Linux内核版本不同，通过uname -r可以查看Linux系统的内核版本
通过 cat /etc/os-release 命令或者是l_release -a命令可以查看操作系统的版本，后期在开发程序时不同的操作系统版本需要做不同的处理。
查看Ubuntu Server的版本
查看CentOS8的版本
CentOS还可以使用 cat /etc/redhat-release版本
Linux中的时间有系统时间和硬件时间两种
date和clock可以使用分号隔开后同时执行看系统时间和硬件时间
目前我的系统时间和硬件时间相差了18秒
如果硬件时间是准确的，那么就通过命令clock -s以硬件时间为准，同步校正系统时间。
如果系统时间是准确的，那么通过clock -w命令以系统时并谈间为准，同步校正硬件时间
不同的国家在同一时刻所处的时间是不同的，因为时区不同。
例如中国就是东八区，东八区和格林威治的时区相比相差8个小时(也就是比北京时间慢了8个小时)，之前在安装操作系统的时候设置的时区就是Asia/Shanghai,，通过timedatectl status查看当前时间状态，其中 Universal time就是格林威治时间，而Local Time就是系统设置时区(Asia/Shanghai)的时间，它们两者刚好相差了8个小时。 Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800) 表示当前的时区是亚洲上海。
如果现在你去了法国巴黎，可以通过timectl set-timezone 设置时区为欧洲巴黎，当修改时区后使用date命令查看系统时间显示的就是当前法国的巴黎时间，相比北京时间慢了6个小时。
修改时区最终影响的是 /etc/localtime文件
不过目前我在中国，因此还是改回亚洲上海
timedatectl list-timezones可以查看所有时区
cal命令可以查看当前月份的日历，例如今天是2023年10月5号
查看指定月份的日历
还可以查看指定年份的日历
生产环境不能随便关机和重启!!! 因为服务器基本都是 7*24 对外提供服务
测试环境或者是本地虚拟机安装的Linux服务器可以按需求关机或者重启
关机可以使用halt或者poweroff命令
而shutdown可以实现关机或者重启,shutdown -r表示重启,即reboot，shutdown -h表示关机，即halt。 -c表示取消关机或重启。
除此以外shutdown 还可以指定时间来关机或重启，默认是1分钟后执行。
关机和重启命令的常见用法
Linux下有nano和vim等文本编辑器，目前我们先使用nano来编辑文本。
如果系统上没有安装nano文本编辑器，那么在使用之前首先需要使用yum install -y nano命令来安装nano文本编辑器
在使用nano进行文本编辑时，nano后面跟文件路径即可打开文件，然后可以直接修改文件,类似于windows的记事本，修改完成后然后按Ctrl+x退出，接着按y保存修改，回车后退出nano。
然后使用nano /etc/motd来修改该文件，motd文件是用户登录之后提示的内容
然后输入Welcome to my class
之后按Ctrl+x退出nano编辑器，按y保存到文件汇中，然后按回车键确认修改。
再重新登录CentOS8.4
登录成功之后就会看到/etc/motd文件内容显示在终端上
我这里准备了一个motd文件，首先使用MobaXterm终端上传到/etc目录下覆盖现有的motd文件，在使用MobaXterm终端登录CentOS8.4-1后，首先将SSH Broswer的路径切换到/etc目录下
然后点击上传文件的按钮
选择提前准备好的motd文件上传到/etc目录下
然后再次重新登录系统就会看到一个大佛
大家可以自行访问
在线生成ASCII(图)艺术字，然后将内容复制到motd文件即可。
当我们登录Linux打开一个终端窗口，然后输入命令，用户与计算机的这种临时交互被称为一次会话(Session)、会话的一个重要的特点就是窗口与其中启动的进程是连接在一起的，打开窗口则会话开始，关闭窗口则会话结束，而且会话内部的进程也会随之而终止，不管有没有运行完成。
这里举一个例子，我们首先使用XShell远程登录CentOS8.4-1，然后使用ping 10.0.0.103命令检测是否能够连接10.0.0.103，也就是Ubuntu Server 20.04.3-1那台机器
命令执行的结果显示能够连接，而且只要你不关闭窗口会一直显示收到数据以及耗时。
然后我们复制一个会话
然后使用ps aux|grep ping 查看ping的进程信息，因为没有关闭会话窗口所以进程还在
当我们关闭之前开启的会话窗口之后
再次使用ps aux|grep ping查看进程会发现ping进程不存在了
为了解决上述的问题，我们就可以将会话与窗口解绑，也就是窗口关闭时会话并不会终止，而是继续运行，等到以后需要的时候，再让会话绑定其他窗口。
而终端复用器程序(例如screen,tmux)就是将会话与窗口的解绑工具，将它们彻底分离。
首次运行screen时会发现Shell提示command not found
我们需要使用yum install -y screen 来安装screen,但是执行之后发现提示错误：: Unable to find a match: screen
Centos8安装screen需要使用epel来安装，安装epel后，再安装screen，解决centos8无法安装screen的问题
然后再执行yum install -y screen 便可安装成功
Screen安装成功
在安装完screen后就可以使用了，首先在终端输入screen,然后你就会看到屏幕好像是刷新了一下，本质就是一个会话
然后再次运行ping 10.0.0.103
由于开启了screen，即使关闭了所有的会话窗口，你会发现使用ps aux |grep ping 命令查看ping命令的进程也还在。
如果后期在做运维工作，有些命令很耗时又怕误操作关闭会话导致命令的进程关闭就可以使用screen。
screen除了创建会话，能让命令关闭窗口后继续在后台执行的功能以外，还能够实现远程桌面共享，从而实现远程协助的功能。
实现该功能必须满足两个条件，两个用户必须使用同一个账号登录同一台机器。
例如这里小红和小明同时使用root账号登录了CentOS8.4，其中左边的窗口是小红，右边的窗口是小明
然后小红使用screen -S help开启一个远程会话，会话的名称叫help
然后小明使用screen -x help加入小红开启的会话
此时小明可以看到小红窗口的内容
当小明解决小红的问题后，可以使用ctrl a,d退出当前会话
如果小明不知道小红的会话名称，可以使用screen -ls获取当前会话
echo就是用于输出信息
echo输出固定字符串
echo输出变量值
echo输出转义字符
echo 默认可以实现换行
echo输出信息还可以带颜色
echo还可以清除屏幕,等价于clear命令或者是快捷键Ctrl+l
关于linux启动和系统架构的介绍到此就结束了，不知道你从中找到你需要的信息了吗 ？如果你还想了解更多这方面的信息，记得收藏关注本站。
