操作系统篇3——深入理解操作系统：Linux 常用命令、系统中断与用户态/内核态详解

说明：我觉得谈及操作系统OS，离不开的一个话题就是Linux，那么对于我们程序员来说，掌握Linux的命令也是十分重要的，因此我将其作为本篇文章的第一部分。

在日常使用 Linux 系统或者从事运维、系统开发工作时，有几个核心概念和操作你必须理解：常用命令的使用、系统中断机制，以及用户态和内核态的区别与切换。今天，我就结合实际经验给大家梳理一遍，让你既能操作 Linux，又能理解底层原理。

一、Linux 常用命令

前置知识：这也是我认为最重要的部分：

1.linux的文件结构，它有别于windows，在linux中一切皆文件。

2.相对路径和绝对路径也十分重要（这里绝对路径很好理解，重点了解下相对路径，比如./xx，表示当前目录下的，也就是文件同级）。

记住上面这张图对于的目录结构就清晰了，包括根目录和主目录对应的操作。

Linux 命令行是系统管理员和开发者必备技能。掌握这些命令，你可以高效管理文件、查看系统状态和调试问题。

1. 文件与目录操作

命令	作用	使用场景
cd xxx/yyy	进入目录	切换工作目录
pwd	显示当前目录路径	确认自己在哪个文件夹
ls / ll	查看目录内容	浏览文件列表，ll 显示更多详细信息
mkdir 目录名	创建目录	新建文件夹存放文件
rm 文件/目录	删除文件或目录	小心使用，rm -rf 会递归删除
cp 文件 目录	复制文件	保留原文件，生成备份
mv 文件 目录	移动文件	文件搬家，原位置删除
vim/vi 文件	编辑文件	终端中修改文件内容
find 目录 -name 文件	查找文件	快速定位指定文件
kill PID	杀死进程	停止异常或占用资源的程序

例如ls -a查看全部，rm -r删除文件夹都是很常用的操作。

2. 查看文件内容

其实这部分不重要，因为都可以通过vim来查看，比如gg（移动到文章头），G（移动到末尾）（后面会详细介绍vim命令）。

命令	作用	使用场景
cat 文件	查看整个文件	文件小，一次性查看内容
head -n 10 文件	查看前 10 行	快速查看开头日志
tail -n 10 文件	查看最后 10 行	查看最近的日志信息
tail -f 文件	实时查看文件新增内容	监控日志变化
grep "关键词" 文件	查找文件内容	精确定位错误或特定信息

3. 系统状态监控

命令	作用	使用场景
top	查看 CPU/内存使用	找出资源消耗高的进程
df -h	查看磁盘使用情况	排查磁盘满的原因
netstat -nap	查看网络连接	网络调试、查看端口占用

总结：Linux 命令是操作系统的"入口"，掌握它们可以快速完成文件管理、日志查看、系统监控等任务。

二、系统中断（Interrupt）

Linux 和其他操作系统都会利用 中断机制，让处理器在执行任务时能快速响应紧急事件。

1. 什么是中断？

简单来说就是cpu遇到了一个更紧急的任务需要处理，他就先放下了手中的任务。

中断是计算机系统的一种机制，用于暂停当前任务，去处理突发事件。

• 比喻：你在写作业，电话响了，你暂停作业去接电话，接完再继续写作业。

2. 中断流程

1. CPU 正在执行任务 A。

2. 某事件触发中断（如键盘输入、鼠标点击、硬件异常）。

3. CPU 保存当前任务状态（寄存器、程序计数器等）。

4. CPU 执行中断处理程序（ISR）。

5. 处理完成后，CPU 恢复任务 A 继续执行。

3. 常见中断类型

类型	触发事件	示例
时钟中断	系统定时器	定时任务调度
I/O 设备中断	外设事件	键盘、鼠标、硬盘读写
硬件错误中断	系统异常	除零错误、内存访问错误

理解要点（中断好处） ：中断让 CPU 无需轮询硬件（CPU主动检查硬件状态的方式） ，即可高效响应外部事件。（CPU 不主动去问硬件，而是当事件发生时，硬件通知 CPU。）

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三、用户态（User Mode）与内核态（Kernel Mode）

操作系统为了安全和稳定，将程序运行分为两种模式：

模式	特权	可以做什么	运行主体
内核态	高	访问所有硬件资源，执行特权指令	操作系统内核、驱动
用户态	低	只能访问授权资源，不能直接操作硬件	应用程序

1. 为什么需要区分？

如果所有程序都能直接访问硬件，系统可能崩溃或数据丢失。通过区分用户态和内核态，操作系统可以保护系统资源。

2. 用户态 ↔ 内核态切换

触发条件：

• 系统调用（读写文件、网络操作）

• 中断（外设事件触发）

• 异常（程序错误）

切换流程：

1. 应用程序在用户态运行。

2. 系统调用或中断触发 CPU 切换到内核态。

3. CPU 保存用户态状态，执行内核态操作。

4. 操作完成后恢复用户态，继续执行程序。

比喻：

• 用户态：普通公民，只能做被允许的操作。

• 内核态：军队或警察，有权访问和管理所有资源。

• 切换：当普通公民需要开车（访问硬件）时，需要申请（系统调用），警察批准（内核操作）。

四、总结

结合 Linux 常用命令、中断和用户态/内核态，可以形成一个完整的理解框架：

1. Linux 命令 → 帮你操作系统，查看和管理文件、监控进程、排查问题。

2. 中断机制 → 让 CPU 能及时响应硬件事件，提高系统效率。

3. 用户态/内核态 → 保护系统安全，确保应用程序无法随意破坏硬件资源。

掌握这三块内容，你不仅能成为 Linux 高效使用者，还能理解操作系统的底层运行原理，为调试、开发或系统优化打下坚实基础。