Linux 概念指南

Linux 最值得学习的地方，是它怎样把复杂的硬件与程序组织成几个可以组合的概念。本文沿用 2016 年笔记的顺序，修订旧版启动流程、系统调用和进程回收的表述。

内核、发行版与启动

严格说，Linux 是内核：它管理进程、内存、设备和文件系统，为应用提供访问系统资源的接口。日常安装的发行版还包含系统工具、库、包管理器与服务管理程序。

启动可以先理解为：固件初始化硬件，引导程序加载内核，内核完成初始化，再启动用户空间的第一个进程，由它组织后续服务。BIOS 与 MBR 是一种历史路径，UEFI 等环境采用不同的启动方式，不能把“读取磁盘前 512 字节”当作所有机器的通用流程。

发行版选择影响软件管理和默认配置，却不会改变学习文件描述符、进程和权限的价值。这里不保留旧笔记中已经带有时代背景的发行版排行榜与产品消息。

系统调用、库、Shell 与终端

系统调用是用户程序请求内核服务的接口。库可以封装系统调用，也可以完全在用户空间完成计算。不是每一行代码都需要进入内核。

命令行里的 chmod 程序与 chmod 系统调用有关，但它们不是同一个东西。手册章节有助于区分：man 1 chmod 查看命令，man 2 chmod 查看系统调用。

终端负责提供输入输出界面，Shell 负责解释命令。一个终端窗口可以运行 Bash 或其他 Shell，也可以运行编辑器。把终端和 Shell 分开，才能解释为什么换终端不一定会改变脚本语法。

文件、目录和 inode

文件系统把存储组织成目录树，/ 是根目录，. 表示当前目录，.. 表示父目录。绝对路径从根开始，相对路径从当前工作目录开始。

在常见 Unix 文件系统中，目录把文件名映射到 inode；inode 保存文件的元数据及定位文件内容所需的信息。硬链接是同一 inode 的另一个名称，符号链接则保存指向目标的路径。删除一个名字不一定立即释放文件：当最后一个硬链接被删除且不再有进程打开该文件时，存储才可以回收。相关语义见 unlink(2)。

因此，删除正在写入的日志文件后，磁盘空间可能没有立即恢复；文件名消失与所有使用者关闭文件，是两回事。

权限的对象不同，含义也不同

ls -l 中的九个权限位，分别描述所有者、所属组和其他用户的读、写、执行权限。

对普通文件，读表示读取内容，写表示修改内容，执行表示允许作为程序执行。对目录，读主要涉及列出名称，写涉及修改目录项，执行表示允许搜索、穿过目录。能否删除文件主要取决于所在目录的权限及其他限制，而不只是文件自身是否可写。

权限不足时，先弄清楚哪个用户需要对哪个对象做什么，再给出相应权限。递归设置所有文件为完全开放的权限，会掩盖这个问题。

管道把小程序连起来

标准输入、输出、错误通常对应文件描述符 0、1、2。Shell 的管道把左侧标准输出连接到右侧标准输入：

printf 'welcome to Linux\n' | wc -w

结果为三个单词。连接的是字节流，左右两端必须约定内容格式。文件名含换行、数据中含分隔符等情况，会让看似简单的文本管道失效。

进程的创建和结束

程序是代码与数据，进程是运行中的程序实例。fork 创建子进程，exec 系列调用用另一个程序替换当前进程的程序映像。成功的 exec 不返回，也不创建新的进程编号。

子进程退出后，父进程通常通过 wait 或 waitpid 获取退出状态。如果尚未回收，子进程可能处于僵尸状态；它已不执行代码，保留的是退出信息等少量内核记录，并不是整份程序内存继续运行。孤儿进程可由 init 或指定的子收割进程接管。见 wait(2)。

信号、进程组与通信

在通常的交互式终端中，Ctrl+C 向前台进程组发送 SIGINT，Ctrl+Z 发送 SIGTSTP。Shell 利用进程组和会话管理前后台作业。信号适合通知状态变化；传输业务数据则常用管道、套接字或共享内存。

很多信号可以被捕获或忽略，但 SIGKILL 和 SIGSTOP 不能。共享内存虽然省去了部分复制，也需要参与进程自己约定同步方式。具体规则见 signal(7)。

理解这些关系后，再看命令就不再只是背参数：权限问题回到对象和身份，磁盘问题回到文件与打开引用，服务退出问题回到进程与信号。