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Linux作為一種開源的操作系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、超級計算機(jī)、移動設(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的啟動過程和系統(tǒng)架構(gòu)，對于進(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。本文將從兩個方面來探討Linux的啟動過程和系統(tǒng)架構(gòu)。
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一、Linux的啟動過程
Linux的啟動過程可以分為五個階段：BIOS、Boot Loader、Kernel Initialization、User Space Initialization和User Space Execution。
1. BIOS
當(dāng)計算機(jī)開機(jī)后，BIOS程序首先被加載。BIOS程序負(fù)責(zé)進(jìn)行初步的硬件檢測和配置，同時讀取存儲設(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是最常見的Boot Loader，在啟動過程中會顯示出一個菜單，列舉出所有可以啟動的操作系統(tǒng)。用戶可以選擇需要啟動的系統(tǒng)。
LILO是較早的Boot Loader，采用文本界面顯示啟動項。
3. Kernel Initialization
當(dāng)Boot Loader將系統(tǒng)控制權(quán)交給內(nèi)核時，內(nèi)核開始運行。內(nèi)核首先會進(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，內(nèi)核還未進(jìn)入用戶空間，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各個系統(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)用戶輸入。同時，也可以通過登錄方式進(jìn)入系統(tǒng)。
5. User Space Execution
用戶空間中運行著各種進(jìn)程，如X Window、GNOME和KDE等用戶界面程序。在這個階段，用戶可以通過各種方式與系統(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
硬件層主要包括計算機(jī)硬件，如CPU、內(nèi)存、硬盤、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，用戶程序可以通過這些接口來調(diào)用系統(tǒng)服務(wù)。
內(nèi)核服務(wù)層：大部分內(nèi)核服務(wù)都運行在這一層中。這些服務(wù)包括對文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存管理等等的處理。
3. 應(yīng)用層
應(yīng)用層就是用戶之間接口，它包含了大多數(shù)的用戶應(yīng)用程序，如文本編輯器、瀏覽器、音樂播放器等等。
以上就是Linux的啟動過程和系統(tǒng)架構(gòu)的介紹。了解這些知識，有助于我們更好地了解Linux操作系統(tǒng)的運行機(jī)制，提高系統(tǒng)維護(hù)、故障排除和性能優(yōu)化的能力。
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資深Linux運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CPU的型號是 Intel(R) Core(TM) i9-8950HK CPU @ 2.90GHz，穗蔽裂CPU(s)是4表示同時可以執(zhí)行四個任務(wù)。
如果想要同時執(zhí)行更多的任務(wù)，可以在VMware WorkStation中修改，修改完成以后會立即生效。
除了lscpu以外，還可以使用cat /proc/cpuinfo命令查看CPU信息,不過它是以每核分開顯示的。
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會出現(xiàn)一個字符登錄界面。
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)運行的是圖形界面
使用llk命令可以查看磁盤信息，包括有幾塊磁盤以及每塊磁盤的分區(qū)、容量信息
通過命令的執(zhí)行結(jié)果可以得知目前CentOS8系統(tǒng)上有三塊磁盤，分別是sda,sdb,sdc，其中sdb和sdc沒有分區(qū)，
而sda磁盤是在安裝系猜閉統(tǒng)時創(chuàng)建了四個分區(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uname -r可以查看Linux系統(tǒng)的內(nèi)核版本
通過 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，后期在開發(fā)程序時不同的操作系統(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中的時間有系統(tǒng)時間和硬件時間兩種
date和clock可以使用分號隔開后同時執(zhí)行看系統(tǒng)時間和硬件時間
目前我的系統(tǒng)時間和硬件時間相差了18秒
如果硬件時間是準(zhǔn)確的，那么就通過命令clock -s以硬件時間為準(zhǔn)，同步校正系統(tǒng)時間。
如果系統(tǒng)時間是準(zhǔn)確的，那么通過clock -w命令以系統(tǒng)時并談間為準(zhǔn)，同步校正硬件時間
不同的國家在同一時刻所處的時間是不同的，因為時區(qū)不同。
例如中國就是東八區(qū)，東八區(qū)和格林威治的時區(qū)相比相差8個小時(也就是比北京時間慢了8個小時)，之前在安裝操作系統(tǒng)的時候設(shè)置的時區(qū)就是Asia/Shanghai,，通過timedatectl status查看當(dāng)前時間狀態(tài)，其中 Universal time就是格林威治時間，而Local Time就是系統(tǒng)設(shè)置時區(qū)(Asia/Shanghai)的時間，它們兩者剛好相差了8個小時。 Time zone: Asia/Shanghai (CST, +0800) 表示當(dāng)前的時區(qū)是亞洲上海。
如果現(xiàn)在你去了法國巴黎，可以通過timectl set-timezone 設(shè)置時區(qū)為歐洲巴黎，當(dāng)修改時區(qū)后使用date命令查看系統(tǒng)時間顯示的就是當(dāng)前法國的巴黎時間，相比北京時間慢了6個小時。
修改時區(qū)最終影響的是 /etc/localtime文件
不過目前我在中國，因此還是改回亞洲上海
timedatectl list-timezones可以查看所有時區(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
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!!! 因為服務(wù)器基本都是 7*24 對外提供服務(wù)
測試環(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 還可以指定時間來關(guān)機(jī)或重啟，默認(rèn)是1分鐘后執(zhí)行。
關(guān)機(jī)和重啟命令的常見用法
Linux下有nano和vim等文本編輯器，目前我們先使用nano來編輯文本。
如果系統(tǒng)上沒有安裝nano文本編輯器，那么在使用之前首先需要使用yum install -y nano命令來安裝nano文本編輯器
在使用nano進(jìn)行文本編輯時，nano后面跟文件路徑即可打開文件，然后可以直接修改文件,類似于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，回車后退出nano。
然后使用nano /etc/motd來修改該文件，motd文件是用戶登錄之后提示的內(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，然后按回車鍵確認(rèn)修改。
再重新登錄CentOS8.4
登錄成功之后就會看到/etc/motd文件內(nèi)容顯示在終端上
我這里準(zhǔn)備了一個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)就會看到一個大佛
大家可以自行訪問
在線生成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打開一個終端窗口，然后輸入命令，用戶與計算機(jī)的這種臨時交互被稱為一次會話(Session)、會話的一個重要的特點就是窗口與其中啟動的進(jìn)程是連接在一起的，打開窗口則會話開始，關(guān)閉窗口則會話結(jié)束，而且會話內(nèi)部的進(jìn)程也會隨之而終止，不管有沒有運行完成。
這里舉一個例子，我們首先使用XShell遠(yuǎn)程登錄CentOS8.4-1，然后使用ping 10.0.0.103命令檢測是否能夠連接10.0.0.103，也就是Ubuntu Server 20.04.3-1那臺機(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)閉窗口會一直顯示收到數(shù)據(jù)以及耗時。
然后我們復(fù)制一個會話
然后使用ps aux|grep ping 查看ping的進(jìn)程信息，因為沒有關(guān)閉會話窗口所以進(jìn)程還在
當(dāng)我們關(guān)閉之前開啟的會話窗口之后
再次使用ps aux|grep ping查看進(jìn)程會發(fā)現(xiàn)ping進(jìn)程不存在了
為了解決上述的問題，我們就可以將會話與窗口解綁，也就是窗口關(guān)閉時會話并不會終止，而是繼續(xù)運行，等到以后需要的時候，再讓會話綁定其他窗口。
而終端復(fù)用器程序(例如screen,tmux)就是將會話與窗口的解綁工具，將它們徹底分離。
首次運行screen時會發(fā)現(xiàn)Shell提示command not found
我們需要使用yum install -y screen 來安裝screen,但是執(zhí)行之后發(fā)現(xiàn)提示錯誤：: Unable to find a match: screen
Centos8安裝screen需要使用epel來安裝，安裝epel后，再安裝screen，解決centos8無法安裝screen的問題
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,然后你就會看到屏幕好像是刷新了一下，本質(zhì)就是一個會話
然后再次運行ping 10.0.0.103
由于開啟了screen，即使關(guān)閉了所有的會話窗口，你會發(fā)現(xiàn)使用ps aux |grep ping 命令查看ping命令的進(jìn)程也還在。
如果后期在做運維工作，有些命令很耗時又怕誤操作關(guān)閉會話導(dǎo)致命令的進(jìn)程關(guān)閉就可以使用screen。
screen除了創(chuàng)建會話，能讓命令關(guān)閉窗口后繼續(xù)在后臺執(zhí)行的功能以外，還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程桌面共享，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程協(xié)助的功能。
實現(xiàn)該功能必須滿足兩個條件，兩個用戶必須使用同一個賬號登錄同一臺機(jī)器。
例如這里小紅和小明同時使用root賬號登錄了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開啟一個遠(yuǎn)程會話，會話的名稱叫help
然后小明使用screen -x help加入小紅開啟的會話
此時小明可以看到小紅窗口的內(nèi)容
當(dāng)小明解決小紅的問題后，可以使用ctrl a,d退出當(dāng)前會話
如果小明不知道小紅的會話名稱，可以使用screen -ls獲取當(dāng)前會話
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,等價于clear命令或者是快捷鍵Ctrl+l
關(guān)于linux啟動和系統(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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