linux操作系统概述

2016-12-02

linux操作系统概述

一、Linux简介

Linux可以有狭义和广义两种定义。狭义来说，Linux实际上指Linux kernel (内核)。内核负责管理硬件，并为上层应用提供接口。而广义来说，是指以Linux kernel为基础的，包括OS和各种应用在内的各个Linux版本(distribution)。尽管看起来版本眼花缭乱，但实际上，各个版本之间也只是大同小异，其差别往往体现在客户群、升级维护和界面等方面。

Linus Torvalds是Linux之父。他根据Minix系统的代码，参照UNIX系统的设计，写出了第一给Linux内核。Linus的创举在于将Linux内核的代码开源。后来，Linux内核和一套开源的应用软件GNU结合，共同采取开源协议，并迅速发展成熟。我们可以随意地使用和修改开源代码，但以此为基础开发的程序也要根据开源协议公开。Linux和GNU的开源性吸引了大批优秀的程序员参与到Linux相关的开发中。

从哲学和设计理念上，Linux与其他的UNIX版本相类似，并使用类似的接口。我们可以通过学习Linux的基本概念和机制来了解其它UNIX系统，比如Solaris, FreeBSD，还有基于FreeBSD的苹果公司的Mac OS。曾经Windows的兴起曾经让许多人认为UNIX将最终被Windows取代，但如今看到Linux和苹果产品的兴盛，我很感慨于UNIX体系的力量。

Linux的有如下比较重要的机制: 用于储存数据以及管理权限的文件系统，用于IO的文本操作API，用于管理操作的进程，用于实现多任务运行的多线程，以及进程间通信(我将信号和网络也都归入这一类中)。

特别推荐下面的一些文章，以便你对Linux有一个概观：

大教堂和市集(The Cathedral and the Bazaar)，作者Eric Raymond

可以说是为Linux正名的一篇文章，深入分析Linux成功的原因。你也可以通过名字来搜索中文翻译版本。

该作者的其他文章也非常值得一读。

主要特性

基本思想

Linux的基本思想有两点：第一，一切都是文件;第二，每个软件都有确定的用途。其中第一条详细来讲就是系统中的所有都归结为一个文件，包括命令、硬件和软件设备、操作系统、进程等等对于操作系统内核而言，都被视为拥有各自特性或类型的文件。至于说Linux是基于Unix的，很大程度上也是因为这两者的基本思想十分相近。[3]

完全免费

Linux是一款免费的操作系统，用户可以通过网络或其他途径免费获得，并可以任意修改其源代码。这是其他的操作系统所做不到的。正是由于这一点，来自全世界的无数程序员参与了Linux的修改、编写工作，程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变，这让Linux吸收了无数程序员的精华，不断壮大。[4]

完全兼容POSIX1.0标准

这使得可以在Linux下通过相应的模拟器运行常见的DOS、Windows的程序。这为用户从Windows转到Linux奠定了基础。许多用户在考虑使用Linux时，就想到以前在Windows下常见的程序是否能正常运行，这一点就消除了他们的疑虑。[4]

多用户、多任务

Linux支持多用户，各个用户对于自己的文件设备有自己特殊的权利，保证了各用户之间互不影响。多任务则是现在电脑最主要的一个特点，Linux可以使多个程序同时并独立地运行。[4]

良好的界面

Linux同时具有字符界面和图形界面。在字符界面用户可以通过键盘输入相应的指令来进行操作。它同时也提供了类似Windows图形界面的X-Window系统，用户可以使用鼠标对其进行操作。在X-Window环境中就和在Windows中相似，可以说是一个Linux版的Windows。[4]

支持多种平台

Linux可以运行在多种硬件平台上，如具有x86、680x0、SPARC、Alpha等处理器的平台。此外Linux还是一种嵌入式操作系统，可以运行在掌上电脑、机顶盒或游戏机上。2001年1月份发布的Linux 2.4版内核已经能够完全支持Intel 64位芯片架构。同时Linux也支持多处理器技术。多个处理器同时工作，使系统性能大大提高。

文件系统

文件类型

普通文件(regular file)：就是一般存取的文件，由ls -al显示出来的属性中，第一个属性为 [-]，例如 [-rwxrwxrwx]。另外，依照文件的内容，又大致可以分为：

1、纯文本文件(ASCII)：这是Unix系统中最多的一种文件类型，之所以称为纯文本文件，是因为内容可以直接读到的数据，例如数字、字母等等。设置文件几乎都属于这种文件类型。举例来说，使用命令“cat ~/.bashrc”就可以看到该文件的内容(cat是将文件内容读出来)。

2、二进制文件(binary)：系统其实仅认识且可以执行二进制文件(binary file)。Linux中的可执行文件(脚本，文本方式的批处理文件不算)就是这种格式的。举例来说，命令cat就是一个二进制文件。

3、数据格式的文件(data)：有些程序在运行过程中，会读取某些特定格式的文件，那些特定格式的文件可以称为数据文件(data file)。举例来说，Linux在用户登入时，都会将登录数据记录在 /var/log/wtmp文件内，该文件是一个数据文件，它能通过last命令读出来。但使用cat时，会读出乱码。因为它是属于一种特殊格式的文件。

目录文件(directory)：就是目录，第一个属性为 [d]，例如 [drwxrwxrwx]。

连接文件(link)：类似Windows下面的快捷方式。第一个属性为 [l]，例如 [lrwxrwxrwx]。

设备与设备文件(device)：与系统外设及存储等相关的一些文件，通常都集中在 /dev目录。通常又分为两种：

块设备文件：就是存储数据以供系统存取的接口设备，简单而言就是硬盘。例如一号硬盘的代码是 /dev/hda1等文件。第一个属性为 [b]。

字符设备文件：即串行端口的接口设备，例如键盘、鼠标等等。第一个属性为 [c]。

套接字(sockets)：这类文件通常用在网络数据连接。可以启动一个程序来监听客户端的要求，客户端就可以通过套接字来进行数据通信。第一个属性为 [s]，最常在 /var/run目录中看到这种文件类型。

管道(FIFO,pipe)：FIFO也是一种特殊的文件类型，它主要的目的是，解决多个程序同时存取一个文件所造成的错误。FIFO是first-in-first-out(先进先出)的缩写。第一个属性为 [p]。[5]

文件结构

/：根目录，所有的目录、文件、设备都在/之下，/就是Linux文件系统的组织者，也是最上级的领导者。

/bin：bin 就是二进制(binary)英文缩写。在一般的系统当中，都可以在这个目录下找到linux常用的命令。系统所需要的那些命令位于此目录。

/boot：Linux的内核及引导系统程序所需要的文件目录，比如 vmlinuz initrd.img 文件都位于这个目录中。在一般情况下，GRUB或LILO系统引导管理器也位于这个目录。

/cdrom：这个目录在刚刚安装系统的时候是空的。可以将光驱文件系统挂在这个目录下。例如：mount /dev/cdrom /cdrom

/dev：dev 是设备(device)的英文缩写。这个目录对所有的用户都十分重要。因为在这个目录中包含了所有linux系统中使用的外部设备。但是这里并不是放的外部设备的驱动程序。这一点和常用的windows,dos操作系统不一样。它实际上是一个访问这些外部设备的端口。可以非常方便地去访问这些外部设备，和访问一个文件，一个目录没有任何区别。

/etc：etc这个目录是linux系统中最重要的目录之一。在这个目录下存放了系统管理时要用到的各种配置文件和子目录。要用到的网络配置文件，文件系统，x系统配置文件，设备配置信息，设置用户信息等都在这个目录下。

/home：如果建立一个用户，用户名是"xx",那么在/home目录下就有一个对应的/home/xx路径，用来存放用户的主目录。

/lib：lib是库(library)英文缩写。这个目录是用来存放系统动态连接共享库的。几乎所有的应用程序都会用到这个目录下的共享库。因此，千万不要轻易对这个目录进行什么操作，一旦发生问题，系统就不能工作了。

/lost+found：在ext2或ext3文件系统中，当系统意外崩溃或机器意外关机，而产生一些文件碎片放在这里。当系统启动的过程中fsck工具会检查这里，并修复已经损坏的文件系统。有时系统发生问题，有很多的文件被移到这个目录中，可能会用手工的方式来修复，或移到文件到原来的位置上。

/mnt：这个目录一般是用于存放挂载储存设备的挂载目录的，比如有cdrom等目录。可以参看/etc/fstab的定义。

/media：有些linux的发行版使用这个目录来挂载那些usb接口的移动硬盘(包括U盘)、CD/DVD驱动器等等。

/opt：这里主要存放那些可选的程序。

/proc：可以在这个目录下获取系统信息。这些信息是在内存中，由系统自己产生的。

/root：Linux超级权限用户root的家目录。

/sbin：这个目录是用来存放系统管理员的系统管理程序。大多是涉及系统管理的命令的存放，是超级权限用户root的可执行命令存放地，普通用户无权限执行这个目录下的命令，这个目录和/usr/sbin; /usr/X11R6/sbin或/usr/local/sbin目录是相似的，凡是目录sbin中包含的都是root权限才能执行的。

/selinux ：对SElinux的一些配置文件目录，SElinux可以让linux更加安全。

/srv 服务启动后，所需访问的数据目录，举个例子来说，www服务启动读取的网页数据就可以放在/srv/www中

/tmp：临时文件目录，用来存放不同程序执行时产生的临时文件。有时用户运行程序的时候，会产生临时文件。/tmp就用来存放临时文件的。/var/tmp目录和这个目录相似。

/usr

这是linux系统中占用硬盘空间最大的目录。用户的很多应用程序和文件都存放在这个目录下。在这个目录下，可以找到那些不适合放在/bin或/etc目录下的额外的工具

/usr/local：这里主要存放那些手动安装的软件，即不是通过“新立得”或apt-get安装的软件。它和/usr目录具有相类似的目录结构。让软件包管理器来管理/usr目录，而把自定义的脚本(scripts)放到/usr/local目录下面、。

/usr/share ：系统共用的东西存放地，比如 /usr/share/fonts 是字体目录，/usr/share/doc和/usr/share/man帮助文件。

/var：这个目录的内容是经常变动的，看名字就知道，可以理解为vary的缩写，/var下有/var/log 这是用来存放系统日志的目录。/var/ www目录是定义Apache服务器站点存放目录;/var/lib 用来存放一些库文件，比如MySQL的，以及MySQL数据库的的存放地。

二、Linux的厂商版本

在Linux内核基础上，我们还有许多厂商版本。即使有了内核和GNU软件，Linux的安装和编译并不是简单的工作，Linux厂商就是瞄准了这个市场。这些厂商会在Linux内核的基础上，结合自己开发的软件，帮助用户安装和使用Linux，并提供技术支持。由于在服务器领域，Linux操作系统远远领先于Windows系统，而这些被政府部门、银行或者大学拥有的服务器往往承担很重要的信息处理和IO (input/outpt) 工作，所以尽管Linux开源，厂商还是可以根据其提供的商用软件和技术支持获得丰厚的利润。

(IBM是Linux设备最大的供应商，同时它的咨询业务很大一部份也来源于提供Linux相关的支持。我们所熟知的Android操作系统，也算是Google提供的一个厂商版本。)

我们这里主要介绍在PC上比较流行的Linux厂商版本:

1. 红帽系列

Red Hat linux: 大名鼎鼎的红帽，现在已经完结。以此为基础有以下分支:

Red Hat Enterprise: 这个是企业级的linux，主要面向服务器。作为商业版，有比较好的配套软件和技术支持。RH的教材也堪称经典。

Fedora: 由社区维护，去除了一些商业软件。红帽实际上赞助了这个项目，以便以此作为技术测试平台。

CentOS: 这个版本不来自红帽的公司，是收集红帽公开的源码组成的免费版本，由社区维护，和红帽完全兼容。版本号升级较慢，但有持续的技术支持，所以适合于不愿意频繁升级的情形，鸟哥中就推荐以CentOS来建站。

2. SUSE系列

SUSE Linux Enterprise: (和红帽商业版类似，是德国公司制作的，据说在欧洲比较流行，但我欧洲的朋友表示没怎么听说过。SUSE系列比较有特色的是YAST2，就是用来设置Linux的界面，对初级管理员比较方便。

openSUSE: SUSE的免费版本。以前SUSE不是很推这个免费版本，支持不好。现在似乎态度大大转变。就我个人的使用体验来说，还是觉得社区支持不足。

3. Debian系列

Debian:完全免费，社区维护的Linux版本，有很大的用户群，所以遇到问题，基本都可以找到社区用户的支持。

Ubuntu: 由一个基金提供支持的免费Linux版本。继承自Debian。界面很友好。发邮件过去，还会送你免费安装CD (不知道现在还有没有)。现在的版本加载的东西有些多，速度有些慢。写《大教堂和市集》的Eric Raymond说它是最好的Linux。

Mint , 基于ubuntu。它提供了更加丰富的预装应用，以减少用户搜索并安装应用的麻烦。其使用的应用版本比较新，可能不是很稳定。

此外，还有如下一些版本：

Gentoo基于源码的版本，提供给用户很大的自由度。为用户提供大量应用程序的源码，可以在用户的系统上重新编译建造。需要一定的系统配置的知识。

ArchLinux 推崇简洁，避免不必要和复杂的修改，是一个轻便灵活的版本。其配置文件有良好注释。

Mandriva 一个很方便用户使用的版本，其目标是使得新用户更容易使用linux。

Slackware 稳定，基本。它的只包含稳定版本的应用程序。对于初级用户不是很友好。

TurboLinux 在亚洲比较流行。商业版本，提供技术支持和咨询服务。

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