作者：Vamei 出處：http://www.cnblogs.com/vamei 歡迎轉載，也請保留這段聲明。謝謝！
我們以下圖爲基礎，說明Linux的架構(architecture)。(該圖參考《Advanced Programming in Unix Environment》)
最內層是我們的硬件，最外層是我們常用的各種應用，比如說使用firefox瀏覽器，打開evolution查看郵件，運行一個計算流體模型等等。硬件是我們的物質基礎，而應用是我們所要奮鬥的目標，但在兩者之間，還要經過一番周折。
還記得我們在Linux啓動的時候。首先會啓動內核 (kernel)，內核是一段計算機程序，這個程序直接管理管理硬件，包括CPU、內存空間、硬盤接口、網絡接口等等。所有的計算機操作都要通過內核傳遞給硬件。
爲了我們方便調用內核，我們將內核的功能總結成爲系統調用(system call)。系統調用看起來就像是的C語言函數，你也可以在程序中直接調用。Linux系統有兩百多個這樣的系統調用。系統調用給了上層程序一個清晰的接口，隱藏了內核的複雜結構。一個操作系統上的功能可以看作是系統調用的組合的效果，而且一個操作系統不可能作出超越系統調用的動作。可以說一個系統調用函數就像是漢字的一個筆畫，任何一個漢字都要由基本的筆畫（點、橫、撇等等）構成，而且我們不能臆造出筆畫。在命令行中輸入$man
2 syscalls可以查看所有的系統調用。你也可以通過$man 2 read來查看系統調用read()的說明。在這兩個命令中的2都表示我們要在2類(系統調用類)中查詢 (具體各個類是什麼可以通過$man man看到)。
由於系統調用非常基礎，所以有時使用起來很麻煩。比如說一個簡單的給變量分配內存空間的操作，就需要動用多個系統調用。Linux定義一些庫函數(library routine)來將系統調用組合成某些常用的功能，以方便我們編程。比如上面的分配內存的操作，看以定義成爲一個庫函數(像malloc()這樣的函數)。再比如說，在讀取文件的時候，系統調用要求我們設置好所需要的緩衝。我們這個時候可以使用Standard IO庫中的讀取函數，而這個讀取函數既負責設置緩衝，又負責使用讀取的系統調用函數。使用庫函數對於機器來說並沒有效率上的優勢，但可以把程序員從細節中解救出來。庫函數就像是漢字的偏旁部首，它由筆畫組成，但使用偏旁部首更容易組成字，比如"鐵"。當然，你也完全可以不使用庫函數，而直接調用系統函數，就像“人”字一樣，不用偏旁部首。
(實際上，一個操作系統要稱得上是UNIX系統，必須要擁有一些庫函數，比如ISO C標準庫，POSIX標準等。)
至於shell，可以看作一種特殊的應用。實際上我們之前所說的命令行，就是shell。shell是一個命令解釋器(interpreter)，當我們輸入“ls -l”的時候，它將此字符串解釋爲1) 在默認路徑找到該文件(/bin/ls)，2) 執行該文件，並附帶參數"-l"。我們之前用>表示重新定向，用|表示管道，也是通過shell進行理解&或者|的含義，再通過系統調用指揮kernel建立具體的重定向或者管道機制。在沒有圖形界面之前，shell充當了用戶的界面，當用戶要運行某些應用的時候，要通過shell輸入命令，以建立運行程序。shell可以執行符合shell語法的文本，這樣的文本叫做shell腳本(script)。我們可以在圖中看到，shell下通系統調用，上通各種應用，同時還有許多自身的便利可以使用，這些條件讓shell腳本可以實現非常強大的功能。UNIX的一條哲學是讓每個程序儘量獨立的做好一個小的功能。而shell充當了這些小功能之間的"膠水"，讓不同程序能夠以一個清晰的接口(文本流)協同工作，從而增強各個程序的功能。(這也是我們鼓勵多用shell，少用圖形化界面的原因之一。)
(shell也有很多種，最常見的是bash, 另外還有sh, csh, tcsh, ksh。它們出現的年代不同，所支持的功能也有差異。)
一個使用bash shell的終端
一個shell對應一個終端 (terminal)。曾經來說，終端是一個硬件設備，用來輸入並顯示輸出。如今，由於圖形化界面的普及，終端往往就像上圖一樣，是一個圖形化的窗口。你可以通過這個窗口輸入或者輸出文本。這個文本直接傳遞給shell進行分析解釋，然後執行。
最後，我們進入一般的應用。應用是一個程序，它可以1) 直接調用系統函數 2) 調用庫函數 3) 運行shell script。這些應用可以由多種語言開發(當然，最常見的是C語言)，以滿足我們使用計算機的各種需要。
我們可以看到，Linux利用kernel實現軟硬件的對話。通過系統調用的這個重要的接口，Linux將上層的應用與下層的kernel完全分離開，爲程序員隱藏了底層的複雜性(相應的，也提高了上層應用的可移植性)。當我們在升級kernel的時候，也可以保持系統調用的語句不變，從而讓上層應用不感受到下層的改變。庫函數利用系統調用創造出模塊化的功能，而shell則提供了一個用戶界面，並讓我們可以利用shell的語法編寫腳本，以整合程序。
而所有的這些安排也爲其他應用的開發提供了便利。
總結:
kernel 系統調用
庫函數 shell
應用