在linux是如何進行操作系統的

這篇文章主要介紹在linux是如何進行操作系統的，文中介紹的非常詳細，具有一定的參考價值，感興趣的小伙伴們一定要看完！

linux操作系統基礎知識：1、操作系統區分物理內存和虛擬內存；2、了解內存和硬盤的關系；3、各個部分常出現的漏洞，如cpu容易出現該類瓶頸的郵件服務器、動態web服務器；4、掌握Linux本身的一些優化。

linux操作系統基礎知識：

1.操作系統總體介紹

?CPU： 就像人的大腦，主要負責相關事情的判斷以及實際處理的機制。

查詢指令： cat /proc/cpuinfo

?內存： 大腦中的記憶區塊，將皮膚、眼睛等所收集到的信息記錄起來的地方，以供CPU進行判斷。查詢指令： cat /proc/meminfo

物理內存

物理內存，就是我們將內存條插在主板內存槽上的內存條的容量的大小。看計算機配置的時候，主要看的就是這個物理內存

虛擬內存

Windows中運用了虛擬內存技術，即拿出一部分硬盤空間來充當內存使用，當內存占用完時，電腦就會自動調用硬盤來充當內存，以緩解內存的緊張。

關系：windows中虛擬內存和物理內存可能都會被使用，linux中，只有物理內存使用完了，才會使用虛擬內存

?硬盤： 大腦中的記憶區塊，將重要的數據記錄起來，以便未來再次使用這些數據。

查詢指令： fdisk -l (需要root權限)

2.內存和硬盤的關系

具體命令后面會介紹

3.操作系統監控命令>單獨寫一份

?vmstat

?sar

?iostat

?top

?free

?uptime

?netstat

?ps

?strace

?lsof

4.如何分析操作系統

實際流程： 讀數據》數據>硬盤》虛擬內存（swaP）》內存》cpu緩存》執行隊列

分析方向，正好相反

5.各個部分常出現的漏洞

?CPU： 容易出現該類瓶頸的郵件服務器、動態web服務器

?內存： 容易出現該類瓶頸的打印服務器、數據庫服務器、靜態web服務器

?磁盤I/O： 頻繁讀寫操作的項目

?網絡帶寬： 頻繁大量上傳下載項目

6.Linux本身的一些優化

1. 系統安裝優化

當安裝linux系統時，磁盤劃分、 SWAP內存的分配都直接影響系統性能。對于虛擬內存SWAP的設定，現在已經沒有了所謂虛擬內存是物理內存兩倍的要求，但是根據經驗，如果內存較小（物理內存小于4GB），一般設置SWAP交換分區大小為內存的2倍；如果物理內存大約4GB小于16GB，可以設置SWAP大小等于或者略小于物理內存即可；如果內存在16GB以上，原則上可以設置SWAP為0，但最好設置一定大小的SWAP

? 2. 內核參數優化

例如，如果系統部署的oracle數據庫應用，那么就需要對系統共享內存段（ kernel.shmmax, kenerl.shmmni, kernel.shmall)、

系統信號量（ kernel.sem）、文件句柄（ fs.file0max）等參數進行優化設置；如果部署的WEB應用，那么就需要根據web應用特性進行網絡參數的優化，例如修改net.ipv4.ip_local_port_range、net.ipv4.tc_tw_reuse、 net.core.somaxconn等網絡

內核參數

? 3. 文件系統優化

在linux下可選的文件系統有ext2,、 ext3、 xfs、 ReiserFS

linux標準文件系統是從VFS開始，然后ext、 ext2， ext2是linux上的標準文件系統， ext3是在ext2基礎上增加日志形成的。從VFS到ext3，設計思想沒有太大變化，都是早期UNIX家族基于超級塊和inode的設計理念設計而成。XFS文件系統是SGI開發的一個高級日志文件系統，通過分布處理磁盤請求、定位數據、保持cache的一致性來提供對文件系統數據的低延遲、高帶寬的訪問，因此XFS極具伸縮性，非常健壯，具有優秀的日志記錄功能、可擴展性強、快速寫入等優點。ReiserFS在Hans Reiser領導下開發出來的一款高性能的日志文件系統，通過完全平衡樹來管理數據，包括文件數據、文件名及日志支持等。與ext2、 ext3相比，最大的優點是訪問性能和安全性大幅提升。具有高效、合理利用磁盤空間，先將的日志管理機制，特意的搜尋方式，海量磁盤存儲等優點

4.重點知識

物理內存和虛擬內存

（1）.如何查看物理內存和虛擬內存？

Top  命令可以查看物理內存和虛擬內存的數值

（2）.Buffer

是硬盤控制器上的一塊內存芯片，具有極快的存取速度，它是硬盤內部存儲和外界接口之間的緩沖器。由于硬盤的內部數據傳輸速度和外界介面傳輸速度不同，緩存在其中起到一個緩沖的作用。緩存的大小與速度是直接關系到硬盤的傳輸速度的重要因素，能夠大幅度地提高硬盤整體性能。

（3）.Cache

CPU緩存（Cache Memory）是位于CPU與內存之間的臨時存儲器，它的容量比內存小的多但是交換速度卻比內存要快得多。緩存的出現主要是為了解決CPU運算速度與內存讀寫速度不匹配的矛盾，因為CPU運算速度要比內存讀寫速度快很多，這樣會使CPU花費很長時間等待數據到來或把數據寫入內存。在緩存中的數據是內存中的一小部分，但這一小部分是短時間內CPU即將訪問的，當CPU調用大量數據時，就可避開內存直接從緩存中調用，從而加快讀取速度

（4）.CPU中斷

當CPU執行完一條現行指令時，如果外設向CPU發出中斷請求，那么CPU在滿足響應的情況下，將發出中斷響應信號，與此同時關閉中斷，表示CPU不在受理另外一個設備的中斷。這時，CPU將尋找中斷請求源是哪一個設備，并保存CPU自己的程序計數器（PC）的內容。然后，他將轉移到處理該中斷源的中斷服務程序。CPU在保存現場信息，設備服務（如交換數據）以后，將恢復現場信息。在這些動作完成以后，開放中斷，并返回到原來被中斷的主程序的下一條指令。

（5）.上下文切換

上下文切換（Context Switch） 或者環境切換

多任務系統中，上下文切換是指CPU的控制權由運行任務轉移到另外一個就緒任務時所發生的事件。

在操作系統中，CPU切換到另一個進程需要保存當前進程的狀態并恢復另一個進程的狀態：當前運行任務轉為就緒（或者掛起、刪除）狀態，另一個被選定的就緒任務成為當前任務。上下文切換包括保存當前任務的運行環境，恢復將要運行任務的運行環境。

進程上下文用進程的PCB（進程控制塊,也稱為PCB，即任務控制塊）表示，它包括進程狀態，CPU寄存器的值等。

通常通過執行一個狀態保存來保存CPU當前狀態，然后執行一個狀態恢復重新開始運行。

上下文切換會對性能造成負面影響。然而，一些上下文切換相對其他切換而言更加昂貴；其中一個更昂貴的上下文切換是跨核上下文切換（Cross-Core Context Switch）。一個線程可以運行在一個專用處理器上，也可以跨處理器。由單個處理器服務的線程都有處理器關聯（Processor Affinity），這樣會更加有效。在另一個處理器內核搶占和調度線程會引起緩存丟失，作為緩存丟失和過度上下文切換的結果要訪問本地內存。總之，這稱為“跨核上下文切換”。

6.進程和線程

進程概念  

進程是表示資源分配的基本單位，又是調度運行的基本單位。例如，用戶運行自己的程序，系統就創建一個進程，并為它分配資源，包括各種表格、內存空間、磁盤空間、I／O設備等。然后，把該進程放人進程的就緒隊列。進程調度程序選中它，為它分配CPU以及其它有關資源，該進程才真正運行。所以，進程是系統中的并發執行的單位。

線程概念  

線程是進程中執行運算的最小單位，亦即執行處理機調度的基本單位。如果把進程理解為在邏輯上操作系統所完成的任務，那么線程表示完成該任務的許多可能的子任務之一

進程和線程的關系  

（1）一個線程只能屬于一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個線程。  （2）資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源。

（3）處理機分給線程，即真正在處理機上運行的是線程。

（4）線程在執行過程中，需要協作同步。不同進程的線程間要利用消息通信的辦法實現同步。

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注意：

1.Linux是大小寫敏感的系統，舉個例子，Mozilla, MOZILLA, mOzilla和 mozilla是四個不同的命令(但是只有第四個mozilla是真正有效的命令)。還有，my_filE, my_file,和 my_FILE是三個不同的文件。用戶的登錄名和秘密也是大小寫敏感的(這是因為UNIX系統和C語言的傳統一向是大小寫敏感所致)。

2.文件名最多可以有256個字符，可以包含數字，點號”.”，下劃線”_”，橫桿”-”，加上其他一些不被建議使用的字符。

3.文件名前面帶”.”的文件在輸入”ls”或者”dir” 命令時一般不顯示。可以把這些文件看作是隱含文件，當然你也可以使用命令”ls –a”來顯示這些文件。

4.“/”對等于DOS下的”\”(根目錄，意味著所有其他目錄的父目錄，或者是在目錄之間和目錄和文件之間的一個間隔符號)。舉個例子，cd /usr/doc。

5.在Linux系統下，所有的目錄顯示在單一目錄樹下(有別于DOS系統的驅動器標識)。這意味著所有的物理設備上的所有文件和目錄都合并在單一的目錄樹下。

6.在配置文件里，以#打頭的行是注釋行。在修改配置文件的時候盡量不要刪除舊的設置――可以把原來的設置加上”#”變成注釋行，總是在修改地方對應地加入一些關于修改的注釋，你會發覺在以后的管理中獲益多多。

7.Linux是繼承性的多用戶操作系統。你的個人設定(和其他用戶的個人設定)放在你的主目錄下(一般是/home/your_user_login_name)。許多的配置文件的文件名都以”.”開頭，這樣用戶一般看不到這些文件。

8.整個系統范圍的設定一般放在目錄/etc下。

9.和其他的多用戶操作系統類似，在Linux下，文件和目錄有自己的擁有者和訪問權限。一般來說，你只被允許文件到你的主目錄下(/home/your_user_login_name)。學習一些關于文件權限管理的相關知識，否則你肯定會覺得Linux實在很麻煩。

10.命令參數選項一般由”-”引導，后面跟一個字符(或者”--“,當選項超過一個字符時)。這樣,”-”有點象DOS下的”/”。舉個例子，輸入命令 rm --help。

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