作者：Vamei 出處：http://www.cnblogs.com/vamei 歡迎轉載，也請保留這段宣告。謝謝！

最內層是硬體，最外層是使用者常用的應用，比如說firefox瀏覽器，evolution檢視郵件，一個計算流體模型等等。硬體是物質基礎，而應用提供服務。但在兩者之間，還要經過一番周折。

還記得Linux啟動。Linux首先啟動核心 (kernel)，核心是一段計算機程式，這個程式直接管理管理硬體，包括CPU、記憶體空間、硬碟介面、網路介面等等。所有的計算機操作都要通過核心傳遞給硬體。

為了方便呼叫核心，Linux將核心的功能介面製作成系統呼叫(system call)。系統呼叫看起來就像C語言的函式。你可以在程式中直接呼叫。Linux系統有兩百多個這樣的系統呼叫。使用者不需要了解核心的複雜結構，就可以使用核心。系統呼叫是作業系統的最小功能單位。一個作業系統，以及基於作業系統的應用，都不可能實現超越系統呼叫的功能。一個系統呼叫函式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。我不能臆造筆畫。

在命令列中輸入$man 2 syscalls可以檢視所有的系統呼叫。你也可以通過$man 2 read來檢視系統呼叫read()的說明。在這兩個命令中的2都表示我們要在2類(系統呼叫類)中查詢 (具體各個類是什麼可以通過$man man看到)。

系統呼叫提供的功能非常基礎，所以使用起來很麻煩。一個簡單的給變數分配記憶體空間的操作，就需要動用多個系統呼叫。Linux定義一些庫函式(library routine)來將系統呼叫組合成某些常用的功能。上面的分配記憶體的操作，可以定義成一個庫函式(像malloc()這樣的函式)。再比如說，在讀取檔案的時候，系統呼叫要求我們設定好所需要的緩衝。我可以使用Standard IO庫中的讀取函式。這個讀取函式既負責設定緩衝，又負責使用讀取的系統呼叫函式。使用庫函式對於機器來說並沒有效率上的優勢，但可以把程式設計師從細節中解救出來。庫函式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式，而直接呼叫系統函式，就像“人”字一樣，不用偏旁部首。

(實際上，一個作業系統要稱得上是UNIX系統，必須要擁有一些庫函式，比如ISO C標準庫，POSIX標準等。)

shell是一個特殊的應用。很多使用者將它稱為命令列。shell是一個命令直譯器(interpreter)，當我們輸入“ls -l”的時候，它將此字串解釋為

1. 在預設路徑找到該檔案(/bin/ls)，
2. 執行該檔案，並附帶引數"-l"。

我之前用>表示重新定向，用|表示管道，也是通過shell解釋&或者|的含義。Shell接著通過系統調，用指揮核心，實現具體的重定向或者管道。在沒有圖形介面之前，shell充當了使用者的介面，當用戶要執行某些應用時，通過shell輸入命令，來執行程式。shell是可程式設計的，它可以執行符合shell語法的文字。這樣的文字叫做shell指令碼(script)。可以在架構圖中看到，shell下通系統呼叫，上通各種應用，同時還有許多自身的小工具可以使用。Shell指令碼可以在寥寥數行中，實現複雜的功能。

UNIX的一條哲學是讓每個程式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"，讓不同程式能夠以一個清晰的介面(文字流)協同工作，從而增強各個程式的功能。這也是Linux老鳥鼓勵新手多用shell，少用圖形化介面的原因之一。

(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，所支援的功能也有差異。)

一個使用bash shell的終端

一個shell對應一個終端 (terminal)。曾經來說，終端是一個硬體裝置，用來輸入並顯示輸出。如今，由於圖形化介面的普及，終端往往就像上圖一樣，是一個圖形化的視窗。你可以通過這個視窗輸入或者輸出文字。這個文字直接傳遞給shell進行分析解釋，然後執行。

最後，我們進入一般的應用。應用是一個程式，它可以

1. 直接呼叫系統函式
2. 呼叫庫函式
3. 執行shell指令碼

這些應用可以由多種語言開發。最常見的是C語言。

總結 

Linux利用核心實現軟硬體的對話。

通過系統呼叫的這個介面，Linux將上層的應用與下層的核心分離，隱藏了底層的複雜性，也提高了上層應用的可移植性。

庫函式利用系統呼叫創造出模組化的功能，

Shell則提供了一個使用者介面，並讓我們可以利用shell的語法編寫指令碼，以整合程式。