Linux 操作系统

Linux 是一种自由和开放源代码的 Unix-like 操作系统。

Linux 是自由软件和开放源代码软件发展中最著名的例子。只要遵循GNU(GNU 是“GNU's Not Unix”的递归缩写)通用公共许可证,任何个人和机构都可以自由地使用 Linux 的所有 底层源代码,也可以自由地修改和再发布。

Linux 是一个领先的操作系统,可以运行在服务器和其他大型平台之上,如大型主机和超级 计算机。到2018年,世界上 500 个最快的超级计算机 (TOP500) 98% 以上运行 Linux 发 行版或其变种。下图为 1995年到2018年 TOP500上操作系统演化图 。 我国天河二号 使用的是麒麟操作系统和 Ubuntu Linux, 它们都是基于 Linux 的系统。

各种操作系统
Figure: 各种操作系统

Linux 也广泛应用在嵌入式系统上,如手机,平板电脑,路由器,电视和电子游戏机等。在 移动设备上广泛使用的 Android 操作系统就是创建在 Linux 内核之上。

通常情况下,Linux 被打包成供个人计算机和服务器使用的 Linux 发行版,一些流行的主 流 Linux 发布版,包括 Debian(及其派生版本Ubuntu,Linux Mint),Fedora(及其相关 版本Red Hat Enterprise Linux,CentOS)和 openSUSE 等。

Linux 发行版包含 Linux 内核和支撑内核的实用程序和库,通常还带有大量可以满足各类 需求的应用程序。个人计算机使用的 Linux 发行版通常包 X Window 和一个相应的桌面环 境,如 GNOME 或 KDE。桌面 Linux 操作系统常用的应用程序,包括 Firefox 网页浏览器 ,LibreOffice 办公软件,GIMP 图像处理工具等。

由于 Linux 是自由软件,任何人都可以创建一个符合自己需求的 Linux 发行版。

Linux的产生历程

  • 1983年,理查德·马修·斯托曼( Richard Matthew Stallman )创立了 GNU 计划(GNU 是 “GNU's Not Unix” 的递归缩写)。这个计划有一个目标,是为了发展一个完全自由的 Unix-like 操作系统。在1985年,理查德·马修·斯托曼发起自由软件基金会并且在 1989 年撰写了 GPL 协议。1990 年代早期,GNU 开始大量的产生或收集各种系统所必备的组件 ,像库、编译器(GCC)、调试工具、文本编辑器、网页服务器,以及一个Unix的使用者接 口(Unix shell),但是像一些底层环境,如硬件驱动、守护进程运行内核(kernel)并 不完整和陷于停顿。

  • 1990年, 林纳斯·托瓦兹(Linus Torvalds)决定编写一个自己的 Minix 内核,初名为 Linus' Minix, 意为 Linus 的 Minix 内核,后来改名为 Linux,此内核于 1991 年正 式发布,并逐渐引起人们的注意。

  • 把 GNU 软件与 Linux 内核组合,再添加 X11(X Window 系统), 就是大家所见到的 Linux。

Linux的优点

  • 开放源代码的Linux可以让知识延续下去,新兴的软件公司可以从开放源代码上快速、低 价的创建专业能力,丰富市场的竞争,防止独霸软件巨兽的存在。

  • 个人使用很少有版权问题,绝大多数都是免费使用,几乎无所谓盗版问题。

  • 新的Linux发布版大多数软件都有服务器的服务,只要点击就可以自动下载、安装经过认 证的软件,不需要到市面购买、安装。

  • Linux学习的投资有效时间较长。旧版软件、系统都还是存在,有源代码可以派生、分支 ,维护周期普遍比 Windows 长很多。就算被放弃,还是可以凭借源代码派生。新的软件 更新发展多样化,容易养成使用者习惯掌握原理,而不是养成操作习惯。

  • 强大的 Shell 及脚本支持,容易组合出符合需求的环境或创造自动程序。

  • 默认安全设置相对于目前主流的 Windows 操作系统安全很多.

MINIX 是一种基于微内核架构的 Unix-like 计算机操作系统,由安德鲁·斯图尔特·塔能鲍 姆(Andrew S. Tanenbaum)发明。MINIX 最初发布于 1987 年,开放全部源代码给大学教 学和研究工作。2000 年重新改为 BSD 授权,成为自由和开放源码软件.

3. Unix 和 Unix-like 系统的发展图谱

操作系统的历史
Figure: 操作系统的历史

4. Linux 文件系统

Linux 的文件系统认为计算机所有对象都是文件或目录,所以了解 Linux 文件结构显得相当重要。

Swap分区

即交换区,Swap空间的作用可简单描述为:当系统的物理内存不够用的时候,就需要将物理 内存中的一部分空间释放出来,以供当前运行的程序使用。那些被释放的空间可能来自一些 很长时间没有什么操作的程序,这些被释放的空间被临时保存到Swap空间中,等到那些程序 要运行时,再从Swap中恢复保存的数据到内存中。这样,系统总是在物理内存不够时,才进 行Swap交换。 其实,Swap的调整对Linux服务器,特别是Web服务器的性能至关重要。通过 调整Swap,有时可以越过系统性能瓶颈,节省系统升级费用。

Linux 文件结构

目录 用途
/ 根目录,为文件系统的入口目录
/boot 系统启动目录,包含了操作系统的内核和在启动系统过程中所要用到的文件
/dev 设备目录, 如其中的 hda1, hda2等文件, 它们代表系统主硬盘的不同分区
/etc 存放系统程序或者一般工具的配置文件。
/home 是所有用户的家目录所在地。比如/home/why 是用户 why 的家目录。
/lib 库文件目录, 这里包含了系统程序所需要的所有共享库文件。
/media 即插即用型存储设备的挂载点自动在这个目录下创建文件夹。
/opt 表示的是可选择的意思,一些大型的软件包可以装到这里, 如 Matlab
/proc 虚拟文件目录,操作系统运行时,进程(正在运行中的程序)信息及内核信息(比如cpu、硬盘分区、内存信息等)存放在这里。/proc目录是伪装的文件系统proc的挂载目录,proc并不是真正的文件系统。这是系统中极为特殊的一个目录,实际上任何分区上都不存在这个目录。它实际是个实时的、驻留在内存中的文件系统。
/root Linux超级权限用户root的家目录。
/sbin 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。
/tmp 临时文件目录,有时用户运行程序的时候,会产生临时文件, 一般都放在这个目录。
/usr 这个是系统存放程序的目录,比如命令、帮助文件等。这个目录下有很多的文件和目录。当我们安装一个Linux发行版官方提供的软件包时,大多安装在这里。如果有涉及服务器配置文件的,会把配置文件安装在/etc目录中。

Linux 文件系统的优点

  1. 一切皆是文件,屏蔽所有设备细节。
  2. 磁盘管理效率高,没有磁盘整理的烦恼。

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