乍一看，Linux是非常復(fù)雜的，有許多令人眼花繚亂的部件同時(shí)運(yùn)行和通信。例如網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器可以與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器對(duì)話，而數(shù)據(jù)庫服務(wù)器又可以使用許多其他程序使用的共享庫。所有這些是如何運(yùn)作的，以及你如何能夠理解其中的任何內(nèi)容？

理解操作系統(tǒng)如何工作的最有效方法是通過抽象--即你可以忽略構(gòu)成你試圖理解的部分的大多數(shù)細(xì)節(jié)，而專注于其基本目的和操作。例如，當(dāng)你乘坐汽車時(shí)，你通常不需要考慮諸如固定汽車內(nèi)部馬達(dá)的安裝螺栓或建造和維護(hù)汽車行駛道路的人等細(xì)節(jié)。你真正需要知道的是汽車的作用（把你運(yùn)送到別的地方）和一些關(guān)于如何使用它的基本知識(shí)（如何操作車門和安全帶）。

如果你只是乘客，這種抽象程度管用。但如果你還需要駕駛它，你就必須深入挖掘，把你的抽象概念分成幾個(gè)部分。你現(xiàn)在把你的知識(shí)擴(kuò)展到三個(gè)方面：汽車本身（比如它的尺寸和性能），如何操作控制裝置（方向盤、加速踏板等），以及道路的特點(diǎn)。

當(dāng)你試圖尋找和修復(fù)問題時(shí)，抽象化有很大的幫助。例如，假設(shè)你正在駕駛汽車，行駛過程中很不順利。你可以快速評(píng)估剛才提到的三個(gè)與汽車相關(guān)的基本抽象，以確定問題的來源。如果前兩個(gè)抽象概念（你的車或你的駕駛方式）都不是問題，那么排除這兩個(gè)抽象概念應(yīng)該相當(dāng)容易，這樣你就可以把問題縮小到道路本身。你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)，道路是顛簸的?，F(xiàn)在，如果你愿意，你可以更深入地挖掘你對(duì)道路的抽象，找出道路惡化的原因，或者，如果道路是新的，為什么建筑工人做了糟糕的工作。

軟件開發(fā)人員在構(gòu)建操作系統(tǒng)及其應(yīng)用程序時(shí)，將抽象作為工具。在計(jì)算機(jī)軟件中，有許多抽象的細(xì)分術(shù)語--包括子系統(tǒng)、模塊和包--但我們?cè)诒菊聦⑹褂媒M件這個(gè)術(shù)語，因?yàn)樗芎唵?。在?gòu)建一個(gè)軟件組件時(shí)，開發(fā)人員通常不會(huì)過多考慮其他組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但他們會(huì)考慮他們可以使用的其他組件（這樣他們就不必再編寫任何額外的不必要的軟件）以及如何使用它們。

本章對(duì)構(gòu)成Linux系統(tǒng)的組件作了高層次的概述。盡管每個(gè)組件的內(nèi)部構(gòu)成都有大量的技術(shù)細(xì)節(jié)，但我們將忽略這些細(xì)節(jié)，而專注于這些組件對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的作用。我們將在隨后的章節(jié)中研究這些細(xì)節(jié)。

1.1 Linux系統(tǒng)中的抽象級(jí)別和層數(shù)

使用抽象將計(jì)算系統(tǒng)分割成組件，使事情更容易理解，但沒有組織也不行。我們將組件排列成層或級(jí)別，根據(jù)組件在用戶和硬件之間的位置，對(duì)組件進(jìn)行分類（或分組）。網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、游戲等位于頂層；在底層，我們有計(jì)算機(jī)硬件中的內(nèi)存--0和1。操作系統(tǒng)占據(jù)了中間的許多層。

Linux系統(tǒng)有三個(gè)主要層次。圖1-1顯示了這些層次和每個(gè)層次中的一些組件。硬件處于底層。硬件包括內(nèi)存以及一個(gè)或多個(gè)中央處理單元（CPU），用于執(zhí)行計(jì)算和從內(nèi)存讀寫。磁盤和網(wǎng)絡(luò)接口等設(shè)備也是硬件的一部分。

下一個(gè)層次是內(nèi)核，它是操作系統(tǒng)的核心。內(nèi)核是駐留在內(nèi)存中的軟件，它告訴CPU去哪里尋找下一個(gè)任務(wù)。內(nèi)核作為中介，管理硬件（尤其是主內(nèi)存），是硬件和任何運(yùn)行程序之間的主要接口。

進(jìn)程--由內(nèi)核管理的運(yùn)行程序--共同構(gòu)成了系統(tǒng)的上層，稱為用戶空間。(進(jìn)程的一個(gè)更具體的術(shù)語是用戶進(jìn)程，不管用戶是否直接與該進(jìn)程進(jìn)行交互。例如，所有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器都作為用戶進(jìn)程運(yùn)行）。

圖1-1：一般的Linux系統(tǒng)組織

內(nèi)核和用戶進(jìn)程的運(yùn)行方式有一個(gè)重要區(qū)別：內(nèi)核在內(nèi)核模式下運(yùn)行，而用戶進(jìn)程在用戶模式下運(yùn)行。在內(nèi)核模式下運(yùn)行的代碼可以不受限制地訪問處理器和主內(nèi)存。這是強(qiáng)大但危險(xiǎn)的特權(quán)，允許內(nèi)核輕易地破壞和崩潰整個(gè)系統(tǒng)。只有內(nèi)核可以訪問的內(nèi)存區(qū)域被稱為內(nèi)核空間。

相比之下，用戶模式限制了對(duì)（通常是相當(dāng)小的）內(nèi)存子集的訪問和CPU的安全操作。用戶空間指的是用戶進(jìn)程可以訪問的主內(nèi)存的部分。如果進(jìn)程犯了錯(cuò)誤而崩潰，其后果是有限的，可以由內(nèi)核來清理。這意味著，如果你的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器崩潰了，它可能不會(huì)使已經(jīng)在后臺(tái)運(yùn)行了幾天的科學(xué)計(jì)算崩潰。

理論上用戶進(jìn)程失控不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的其他部分造成嚴(yán)重?fù)p害。在現(xiàn)實(shí)中，這取決于你認(rèn)為什么是 "嚴(yán)重破壞"，以及進(jìn)程的特定權(quán)限，因?yàn)橛行┻M(jìn)程被允許做得比其他進(jìn)程多。例如，用戶進(jìn)程可以完全破壞磁盤上的數(shù)據(jù)嗎？如果有權(quán)限，可以，而且這是相當(dāng)危險(xiǎn)的。然而，有一些保障措施來防止這種情況，大多數(shù)進(jìn)程根本不允許以這種方式進(jìn)行破壞。

注意

Linux內(nèi)核可以運(yùn)行內(nèi)核線程，它們看起來很像進(jìn)程，但可以訪問內(nèi)核空間，比如kthreadd和kblockd。

1.2 硬件： 了解主內(nèi)存

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的所有硬件中，主內(nèi)存可能是最重要的。在其最原始的形式中，主內(nèi)存只是大的存儲(chǔ)區(qū)，用于存儲(chǔ)一堆0和1。每個(gè)0或1的插槽被稱為比特。這就是運(yùn)行中的內(nèi)核和進(jìn)程所在的地方--它們只是大量的比特集合。所有來自外圍設(shè)備的輸入和輸出都流經(jīng)主內(nèi)存，也是一堆比特。CPU只是內(nèi)存的一個(gè)操作者；它從內(nèi)存中讀取指令和數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)寫回內(nèi)存。

在提到內(nèi)存、進(jìn)程、內(nèi)核和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他部分時(shí)，你會(huì)經(jīng)常聽到狀態(tài)這個(gè)詞。嚴(yán)格說來，狀態(tài)是特定的比特排列。例如，如果你的內(nèi)存中有四個(gè)比特，0110、0001和1011代表三種不同的狀態(tài)。

當(dāng)你考慮到進(jìn)程可以很容易地由內(nèi)存中的數(shù)百萬比特組成時(shí)，在談?wù)摖顟B(tài)時(shí)，使用抽象的術(shù)語往往更容易。與其用比特來描述一態(tài)，不如用比特來描述一個(gè)東西在這一刻已經(jīng)做了什么或正在做什么。例如，你可以說，"該進(jìn)程正在等待輸入 "或 "該進(jìn)程正在執(zhí)行其啟動(dòng)的第二階段"。

注意：因?yàn)槿藗兺ǔＳ贸橄蟮男g(shù)語而不是實(shí)際的比特來指代狀態(tài)，所以術(shù)語image指的是比特的特定物理排列。

1.3 內(nèi)核

為什么我們要討論主存和狀態(tài)？內(nèi)核所做的一切幾乎都是圍繞著主存展開的。內(nèi)核的任務(wù)之一是將內(nèi)存分割成許多子區(qū)，它必須在任何時(shí)候都保持這些子區(qū)的某些狀態(tài)信息。每個(gè)進(jìn)程都有自己的內(nèi)存份額，而內(nèi)核必須確保每個(gè)進(jìn)程都保持自己的份額。

內(nèi)核負(fù)責(zé)管理四個(gè)一般系統(tǒng)領(lǐng)域的任務(wù)：

• 進(jìn)程 內(nèi)核負(fù)責(zé)確定哪些進(jìn)程被允許使用CPU。

• 內(nèi)存 內(nèi)核需要跟蹤所有的內(nèi)存--哪些是當(dāng)前分配給特定進(jìn)程的，哪些可能是進(jìn)程間共享的，哪些是空閑的。

• 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 內(nèi)核作為硬件（如磁盤）和進(jìn)程之間的接口。通常內(nèi)核的工作是操作硬件。

• 系統(tǒng)調(diào)用和支持 進(jìn)程通常使用系統(tǒng)調(diào)用來與內(nèi)核通信。

  現(xiàn)在我們將簡要地探討這些領(lǐng)域的每一個(gè)問題。

注意

如果你對(duì)內(nèi)核的詳細(xì)工作原理感興趣，有兩本好的教科書：《Operating System Concepts》第10版，作者是Abraham Silberschatz、Peter B. Galvin和Greg Gagne（Wiley，2018）；《Modern Operating Systems》第4版，作者是Andrew S. Tanenbaum和Herbert Bos（Prentice Hall，2014）。

1.3.1 進(jìn)程管理

進(jìn)程管理描述了進(jìn)程的啟動(dòng)、暫停、恢復(fù)、調(diào)度和終止。啟動(dòng)和終止進(jìn)程背后的概念是相當(dāng)直接的，但描述進(jìn)程在正常運(yùn)行過程中如何使用CPU就比較復(fù)雜了。

在任何現(xiàn)代操作系統(tǒng)上，許多進(jìn)程都是 "同時(shí) "運(yùn)行的。例如，你可能在一臺(tái)臺(tái)式電腦上同時(shí)打開網(wǎng)絡(luò)瀏覽器和電子表格。然而，事情并不像他們所看到的那樣：這些應(yīng)用程序背后的進(jìn)程通常不會(huì)完全在同一時(shí)間運(yùn)行。

考慮單核CPU的系統(tǒng)。許多進(jìn)程可能能夠使用CPU，但在任何時(shí)候只有一個(gè)進(jìn)程能夠?qū)嶋H使用CPU。在實(shí)踐中，每個(gè)進(jìn)程使用CPU一小部分時(shí)間，然后暫停；然后另一個(gè)進(jìn)程使用CPU另一小部分時(shí)間；然后另一個(gè)進(jìn)程輪流使用，如此反復(fù)。一個(gè)進(jìn)程將CPU的控制權(quán)交給另一個(gè)進(jìn)程的行為被稱為上下文切換。

每一塊時(shí)間被稱為一個(gè)時(shí)間片，為進(jìn)程提供足夠的時(shí)間進(jìn)行重要的計(jì)算（事實(shí)上，進(jìn)程經(jīng)常在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)完成其當(dāng)前任務(wù)）。然而，由于時(shí)間片非常小，人類無法感知它們，而且系統(tǒng)似乎在同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程（一種被稱為多任務(wù)的能力）。

內(nèi)核負(fù)責(zé)上下文切換。為了理解它是如何工作的，讓我們想想這樣一種情況：進(jìn)程在用戶模式下運(yùn)行，但它的時(shí)間片已經(jīng)到了。這就是發(fā)生的情況：

• CPU（實(shí)際的硬件）根據(jù)一個(gè)內(nèi)部計(jì)時(shí)器中斷當(dāng)前進(jìn)程，切換到內(nèi)核模式，并將控制權(quán)交還給內(nèi)核。
• 內(nèi)核記錄了CPU和內(nèi)存的當(dāng)前狀態(tài)，這對(duì)于恢復(fù)剛剛被中斷的進(jìn)程至關(guān)重要。
• 內(nèi)核執(zhí)行在前一個(gè)時(shí)間片中可能出現(xiàn)的任何任務(wù)（比如從輸入和輸出（I/O）操作中收集數(shù)據(jù)）。
• 內(nèi)核現(xiàn)在已經(jīng)準(zhǔn)備好讓另一個(gè)進(jìn)程運(yùn)行。內(nèi)核分析準(zhǔn)備運(yùn)行的進(jìn)程列表并選擇一個(gè)。
• 內(nèi)核為這個(gè)新進(jìn)程準(zhǔn)備好內(nèi)存，然后為CPU做準(zhǔn)備。
• 內(nèi)核告訴CPU新進(jìn)程的時(shí)間片將持續(xù)多長時(shí)間。
• 內(nèi)核將CPU切換到用戶模式，并將CPU的控制權(quán)交給該進(jìn)程。

上下文切換回答了內(nèi)核何時(shí)運(yùn)行這一重要問題。答案是，在上下文切換期間，它在進(jìn)程的時(shí)間片之間運(yùn)行。

在多CPU系統(tǒng)的情況下，就像目前大多數(shù)機(jī)器一樣，事情變得稍微復(fù)雜一些，因?yàn)閮?nèi)核不需要放棄對(duì)當(dāng)前CPU的控制，就可以讓一個(gè)進(jìn)程在不同的CPU上運(yùn)行，而且一次可以運(yùn)行不止一個(gè)進(jìn)程。然而，為了最大限度地利用所有可用的CPU，內(nèi)核通常會(huì)執(zhí)行這些步驟（并可能使用某些技巧來為自己多爭(zhēng)取一點(diǎn)CPU時(shí)間）。

1.3.2 內(nèi)存管理

內(nèi)核必須在上下文切換期間管理內(nèi)存，這可能是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。以下條件必須成立：

• 內(nèi)核必須在內(nèi)存中擁有自己的私有區(qū)域，用戶進(jìn)程不能訪問。
• 每個(gè)用戶進(jìn)程都需要自己的內(nèi)存區(qū)域。
• 用戶進(jìn)程不能訪問另一個(gè)進(jìn)程的私有內(nèi)存。
• 用戶進(jìn)程可以共享內(nèi)存。
• 用戶進(jìn)程中的一些內(nèi)存可以是只讀的。
• 系統(tǒng)可以通過使用磁盤空間作為輔助來使用比實(shí)際存在的更多的內(nèi)存。

現(xiàn)代CPU包括一個(gè)內(nèi)存管理單元（MMU memory management unit ），它可以實(shí)現(xiàn)一種叫做虛擬內(nèi)存的內(nèi)存訪問方案。當(dāng)使用虛擬內(nèi)存時(shí)，進(jìn)程并不直接通過其在硬件中的物理位置來訪問內(nèi)存。相反，內(nèi)核將每個(gè)進(jìn)程設(shè)置成好像它自己有一整臺(tái)機(jī)器的樣子。當(dāng)進(jìn)程訪問它的一些內(nèi)存時(shí)，MMU會(huì)攔截訪問，并使用內(nèi)存地址圖將內(nèi)存位置從進(jìn)程的角度轉(zhuǎn)換為機(jī)器中的實(shí)際物理內(nèi)存位置。內(nèi)核仍然必須初始化并持續(xù)維護(hù)和改變這個(gè)內(nèi)存地址圖。例如，在上下文切換過程中，內(nèi)核必須將該地圖從離開的進(jìn)程改變?yōu)檫M(jìn)入的進(jìn)程。

注意: 內(nèi)存地址映射的實(shí)現(xiàn)被稱為頁表。

你將在第8章中了解更多關(guān)于如何查看內(nèi)存性能的信息。

1.3.3 設(shè)備驅(qū)動(dòng)和管理

內(nèi)核對(duì)設(shè)備的作用相對(duì)簡單。設(shè)備通常只能在內(nèi)核模式下訪問，因?yàn)椴贿m當(dāng)?shù)脑L問（比如用戶進(jìn)程要求關(guān)閉電源）會(huì)使機(jī)器崩潰。值得注意的困難是，不同的設(shè)備很少有相同的編程接口，即使這些設(shè)備執(zhí)行相同的任務(wù)（例如，兩個(gè)不同的網(wǎng)卡）。因此，設(shè)備驅(qū)動(dòng)歷來是內(nèi)核的一部分，它們努力為用戶進(jìn)程提供統(tǒng)一的接口，以簡化軟件開發(fā)者的工作。

系統(tǒng)調(diào)用和支持

還有一些其他類型的內(nèi)核功能可供用戶進(jìn)程使用。例如，系統(tǒng)調(diào)用（或稱syscalls）執(zhí)行一些特定的任務(wù)，而這些任務(wù)單靠用戶進(jìn)程是不能很好地完成的，或者根本就不能完成。例如，打開、讀取和寫入文件的行為都涉及系統(tǒng)調(diào)用。

兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，fork()和exec()，對(duì)于理解進(jìn)程如何啟動(dòng)很重要：

fork() 當(dāng)進(jìn)程調(diào)用fork()時(shí)，內(nèi)核會(huì)創(chuàng)建一個(gè)幾乎相同的進(jìn)程副本。

exec() 當(dāng)一個(gè)進(jìn)程調(diào)用exec(program)時(shí)，內(nèi)核加載并啟動(dòng)程序，取代當(dāng)前進(jìn)程。

除了init（見第6章），Linux系統(tǒng)中所有新的用戶進(jìn)程都是由于fork()而啟動(dòng)的，大多數(shù)時(shí)候，你也會(huì)運(yùn)行exec()來啟動(dòng)一個(gè)新的程序，而不是運(yùn)行一個(gè)現(xiàn)有進(jìn)程的副本。非常簡單的例子是你在命令行上運(yùn)行的任何程序，例如顯示一個(gè)目錄內(nèi)容的ls命令。當(dāng)你在終端窗口中輸入ls時(shí)，在終端窗口中運(yùn)行的shell調(diào)用fork()來創(chuàng)建一個(gè)shell的副本，然后這個(gè)shell的新副本調(diào)用exec(ls)來運(yùn)行l(wèi)s。圖1-2顯示了啟動(dòng)像ls這樣的程序的進(jìn)程和系統(tǒng)調(diào)用的流程。

圖1-2: 啟動(dòng)一個(gè)新的進(jìn)程

注意

系統(tǒng)調(diào)用通常用括號(hào)來表示。在圖1-2所示的例子中，要求內(nèi)核創(chuàng)建另一個(gè)進(jìn)程的進(jìn)程必須執(zhí)行fork()系統(tǒng)調(diào)用。這個(gè)符號(hào)來自于C語言中調(diào)用的寫法。你不需要知道C語言來理解本書，只要記住系統(tǒng)調(diào)用是進(jìn)程和內(nèi)核之間的交互。此外，本書還簡化了某些組的系統(tǒng)調(diào)用。例如，exec()指的是整個(gè)系統(tǒng)調(diào)用家族，它們都執(zhí)行類似的任務(wù)，但在編程上有所不同。還有一個(gè)稱為線程的進(jìn)程的變種，我們將在第8章中介紹。

內(nèi)核還支持具有傳統(tǒng)系統(tǒng)調(diào)用以外的功能的用戶進(jìn)程，其中最常見的是偽設(shè)備（pseudodevices）。偽設(shè)備對(duì)用戶進(jìn)程來說看起來像設(shè)備，但它們是純粹用軟件實(shí)現(xiàn)的。這意味著它們?cè)诩夹g(shù)上不需要在內(nèi)核中出現(xiàn)，但它們通常出于實(shí)際原因而出現(xiàn)。例如，內(nèi)核的隨機(jī)數(shù)生成器設(shè)備（/dev/random）就很難在用戶進(jìn)程中安全實(shí)現(xiàn)。

注意:從技術(shù)上講，訪問偽設(shè)備的用戶進(jìn)程必須使用系統(tǒng)調(diào)用來打開設(shè)備，所以進(jìn)程不能完全避免系統(tǒng)調(diào)用。

1.4 用戶空間

如前所述，內(nèi)核為用戶進(jìn)程分配的主內(nèi)存被稱為用戶空間。因?yàn)檫M(jìn)程只是內(nèi)存中的一個(gè)狀態(tài)（或image），所以用戶空間也指整個(gè)運(yùn)行中的進(jìn)程集合的內(nèi)存。(你也可能聽到用更非正式的術(shù)語userland來表示用戶空間；有時(shí)這也意味著在用戶空間運(yùn)行的程序。)

Linux系統(tǒng)中的大部分實(shí)際操作都發(fā)生在用戶空間。盡管從內(nèi)核的角度來看，所有的進(jìn)程本質(zhì)上是平等的，但它們?yōu)橛脩魣?zhí)行不同的任務(wù)。對(duì)于用戶進(jìn)程所代表的系統(tǒng)組件的種類，有基本的服務(wù)級(jí)別（或?qū)樱┙Y(jié)構(gòu)。圖1-3顯示了一組組件在Linux系統(tǒng)中是如何配合和互動(dòng)的?；痉?wù)在最底層（最接近內(nèi)核），實(shí)用服務(wù)在中間，而用戶接觸的應(yīng)用程序在最上面。圖1-3是一個(gè)大大簡化的圖，因?yàn)橹伙@示了六個(gè)組件，但是你可以看到頂部的組件是最接近用戶的（用戶界面和網(wǎng)絡(luò)瀏覽器）；中間層的組件包括網(wǎng)絡(luò)瀏覽器使用的域名緩存服務(wù)器；底部還有幾個(gè)較小的組件。

底層往往由小的組件組成，執(zhí)行單一的、不復(fù)雜的任務(wù)。中間層有較大的組件，如郵件、打印和數(shù)據(jù)庫服務(wù)。最后，頂層的組件執(zhí)行復(fù)雜的任務(wù)，用戶經(jīng)常直接控制。組件也使用其他組件。一般來說，如果一個(gè)組件想使用另一個(gè)組件，第二個(gè)組件要么處于同一服務(wù)級(jí)別，要么低于這個(gè)級(jí)別。

然而，圖1-3只是對(duì)用戶空間安排的近似描述。在現(xiàn)實(shí)中，用戶空間并沒有什么規(guī)則。例如，大多數(shù)應(yīng)用程序和服務(wù)都會(huì)寫被稱為日志的診斷信息。大多數(shù)程序使用標(biāo)準(zhǔn)的syslog服務(wù)來寫日志信息，但有些程序喜歡自己做所有的日志。

此外，對(duì)一些用戶空間的組件也很難進(jìn)行分類。服務(wù)器組件，如Web和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，可以被認(rèn)為是非常高級(jí)的應(yīng)用程序，因?yàn)樗鼈兊娜蝿?wù)往往很復(fù)雜，所以你可能會(huì)把這些放在圖1-3的最高層。然而，用戶應(yīng)用程序可能依賴于這些服務(wù)器來執(zhí)行他們不愿自己做的任務(wù)，所以你也可以為把它們放在中間層提供理由。

1.5 用戶

Linux內(nèi)核支持Unix用戶的傳統(tǒng)概念。用戶是可以運(yùn)行進(jìn)程和擁有文件的實(shí)體。用戶通常與用戶名相關(guān)聯(lián)，例如，系統(tǒng)可以有名為billyjoe的用戶。然而，內(nèi)核并不管理用戶名；相反，它通過簡單的數(shù)字標(biāo)識(shí)符（稱為用戶ID）來識(shí)別用戶。(你將在第7章中了解更多關(guān)于用戶名與用戶ID的對(duì)應(yīng)關(guān)系）。

用戶的存在主要是為了支持權(quán)限和邊界。每個(gè)用戶空間的進(jìn)程都有一個(gè)用戶所有者，而進(jìn)程據(jù)說是作為所有者運(yùn)行的。用戶可以終止或修改自己進(jìn)程的行為（在一定范圍內(nèi)），但它不能干擾其他用戶的進(jìn)程。此外，用戶可以擁有文件，并選擇是否與其他用戶分享這些文件。

Linux系統(tǒng)除了對(duì)應(yīng)于使用該系統(tǒng)的真實(shí)人類的用戶外，通常還有一些用戶。你將在第三章中詳細(xì)了解這些用戶，但最重要的用戶是root。root用戶是前述規(guī)則的一個(gè)例外，因?yàn)閞oot可以終止和改變其他用戶的進(jìn)程，并訪問本地系統(tǒng)中的任何文件。由于這個(gè)原因，root被稱為超級(jí)用戶。在傳統(tǒng)的Unix系統(tǒng)中，能夠以root身份操作的人，也就是有root權(quán)限的人，就是管理員。

注意:以root身份操作可能是危險(xiǎn)的。因?yàn)橄到y(tǒng)會(huì)讓你做任何事情，即使它對(duì)系統(tǒng)有害，也很難識(shí)別和糾正錯(cuò)誤。出于這個(gè)原因，系統(tǒng)設(shè)計(jì)者不斷嘗試使root權(quán)限盡可能不被需要--例如，不需要root權(quán)限就可以在筆記本上切換無線網(wǎng)絡(luò)。此外，盡管root用戶很強(qiáng)大，但它仍然運(yùn)行在操作系統(tǒng)的用戶模式，而不是內(nèi)核模式。

組是用戶的集合。組的主要目的是允許一個(gè)用戶與組內(nèi)的其他成員共享文件訪問。

1.6 展望未來

到目前為止，你已經(jīng)看到了什么構(gòu)成了運(yùn)行中的Linux系統(tǒng)。用戶進(jìn)程構(gòu)成了你直接與之交互的環(huán)境；內(nèi)核管理著進(jìn)程和硬件。內(nèi)核和進(jìn)程都駐留在內(nèi)存中。

這些都是很好的背景信息，但你不能僅僅通過閱讀來了解Linux系統(tǒng)的細(xì)節(jié)，你需要親身體驗(yàn)。下一章將通過教授你一些用戶空間的基礎(chǔ)知識(shí)開始你的旅程。在這一過程中，你會(huì)了解到本章沒有討論的Linux系統(tǒng)的主要部分：長期存儲(chǔ)（磁盤、文件等）。畢竟，你需要把你的程序和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存在某個(gè)地方。