1-1_基本概念_内核&shell

讨厌学历史，第一章介绍历史和标准跳过，进入第二章：基本概念

操作系统的核心-内核

　　“操作系统”通常包含两种不同的含义。

　　1、知完整的软件包，这包括用来管理计算机资源的核心层软件，以及附带的所有标准软件工具，注入命令行解释器、图形用户界面、文件操作工具和文本编辑器等。

　　2、在更狭义的范围内，是指管理和分配计算机资源（即CPU、RAM和设备）的核心层软件。

　　而内核则通常指第二种含义。一般情况下，会将Linux内核可执行文件命名为/boot/vmlinuz或与之类似的路径名。早期的UNIX实现称其内核为UNIX，在后续实现了虚拟内存机制的UNIX系统中，其内核名称变更为vmunix。对于Linux来说，文件名称中的系统名需要调整，而以“z”替换“linux”末尾的“x”，已在表明内核是经过压缩的可执行文件。

　　内核的职责：

　　进程调度：Linux数据抢占式多任务操作系统。这组规则控制着哪些进程获得对CPU的使用，以及每个进程能使用多长时间，这两者都由进程调度程序（而非进程本身）决定。

　　内存管理：进程与进程之间、进程与内核之间彼此隔离，因此一个进程无法读取或修改内核或其他进程的内存内容；秩序将进程的一部分保持在内存中，这不但降低了每个进程堆内存的需求量，而且还能在RAM中同时加载更多的进程（在任一时刻，CPU都有至少一个进程可以执行，从而使得对CPU资源的利用更加充分。

　　提供了文件系统：允许对文件执行创建、或许、更新以及删除等操作。

　　创建和终止进程：内核将新程序载入内存，为其提供运行所需的资源。这样一个运行中的程序，我们称之为“进程”。

　　对设备的访问：内核既为程序访问设备提供了简化版的标准接口，同事还要仲裁多个进程对每一个设备的访问。

　　联网：内核以用户进程的名义收发网络消息（数据包）。该任务包括将网络数据包路由至目标系统。

　　提供系统调用应用编程接口（API）：进程可医用内核入口点（也成为系统调用）请求内核去执行各种任务。

内核态和用户态

　　现代处理器架构一般允许CPU至少在两种不同状态下运行，即：用户态和内核态（有时也称之为监管态supervisor mode）。执行硬件指令可使CPU在两种状态间来回切换。与之对应，可将虚拟内存划分（标记）为用户空间部分或内核空间部分。在用户态下运行时，CPU执行访问被标记为用户空间的内存，师徒访问属于内核空间的内存会引发硬件异常。当在内核态下运行时，二者都可被访问。

　　某些操作，仅当处理器内核态运行。比如，执行宕机（halt）指令去关闭系统、访问内存管理软件、以及设备I/O操作的初始化等。实现者们利用这一硬件设计，将操作系统置于内核空间。这确保了用户进程即不能访问内核指令和数据结构，也无法执行不利于系统运行的操作。

shell

　　shell翻译为“外壳”、“表面”，在这里，shell是一种具有特殊用途的程序，主要用于读取用户输入的命令，并执行相应的程序以响应命令。有时，人们也称之为命令解释器。

　　登录shell（login shell）是指用户刚登录系统时，由系统创建，用以运行shell的进程（对于UNIX系统而言，shell只是一个用户进程）。

　　Bourne again shell（bash）：这款shell是GNU项目对Bourne shell的重新实现。Bash提供了与C shell和Korn shell所类似的交互式特性。在Linux上，Bourne shell（sh）其实正是bash仿真提供的。

　　设计shell的目的不仅仅是用于人机交互，对shell脚本（包含shell命令的文本文件）进行解释也是其中用途之一。为实现这一目的，每款shell都内置有许多通常与编程语言相关的功能，其中包括变量、循环和条件语句、I/O命令以及函数等。