Linux基础

一、Linux发展历程

1.1、Linux前身-Unix

       1968年Multics 项目

       MIT|、Bell 实验室、美国通用电气有限公司走到了一起，致力于开发Multics项目。到后期由于开发进度不是很好，MIT 和Bell实验室相继离开这个项目的开发，最终导致项目搁浅。

       1970年 Unix诞生

       当时在开发Multics项目的时候，实验室中有一个开发成员Ken Thompson（汤姆森.肯 UNIX之父）开发了一 款游戏 (ravel space:遨游太空)，因为两个实验室相继离开项目开发，导致这名开发人员没法玩游戏。后来他提议组织人员重新在Multics项目之上重新的开发，也就出现了1970 年的Unix。当时Unix操作系统是使用的汇编语言(机器语言)开发的。

       1973年用C语言重写 Unix

       因为汇编语言有一一个最大的局限性，对于计算机硬件过于依赖。导致移植性不好，所以后斯在1973年使用了C语言对其进行重新开发。

       1975年Bell 实验室允许大学使用Unix

       1975年Bell 实验室允许大学使用Unix操作系统用于教学作用，而不允许用于商业用途。

       1984年Richard Stallman(斯特曼)发起了开发自由软件运动，成立了自由软件基金会（Free Software Foundation）和GNU（GNU’s not Unix）项目，其主要目标是建立一套完整自由的可移植的类Unix操作系统。GNU的几个重要的系统：

               1、Emacs 代码编辑器工具

               2、GNU C(gcc)

               3、GNU C Library （glibc）

               4、bash shell

       1985年，为了避免GNU开发的自由软件被其他人用作专利软件，因此创建GPL（General Public License）版权声明；

       GPL(General Public License) 一个开源产品的协议，意思为在当前开源产品的基础上二次开发必须公开源码。

1.2、Linux 诞生

       Linux的开发作者，Linux之父， linus(李纳斯. 托瓦兹)。

       李纳斯当时学校使用的就是Unix 操作系统，他使用bash、gcc等工具写了一个内核程序，可以在386机器上运行，放到了学校为学生开放的网站上，原先他把文件命名写成了Linus's Unix,后期网络管理发现之后觉得这个名字不好，自己手动的将名字改成Linux.随后其他同学下载之后发现这个版本还是挺好用的，随后都把自己代码贡献给李纳斯。从此开始Linux的发展之路。

               1991年0.0.1版本

               1992年0.0.2 版本

               1994年1.0 版本

               2003年2.6 版本

       上述提及的版本号并不是分支版本，而是指linux的内核版本。

二、Linux系统特点

       1、免费且开源

       2、完全兼容POSIX 1.0标准

       3、多用户、多任务

       4、拥有良好的界面

       5、支持多种平台

       6、Windows属于:单用户、多任务，Linux属于:多用户、多任务。

三、Linux 分支

       现在比较有名的ubuntu、debian、 centos（Community Enterprise Operating System）、 redhat、 suse 等等 。

       1、Debian：Debian运行起来极其稳定，这使得它非常适合用于服务器。

       2、Gentoo：与Debian一样，Gentoo这款操作系统也包含数量众多的软件包。Gentoo并非以预编译的形式出现，而是每次需要针对每个系统进行编译。

       3、Ubuntu：Ubuntu是Debian的一款衍生版，侧重于它在这个市场的应用，在服务器、云计算、甚至一些运行Ubuntu Linux的移动设备上很常见。

       4、Damn Vulnerable Linux：易受攻击的Linux，根本不是一般意义上的优秀的Linux发行版，它的目的在于借机训练Linux管理员。

       5、红帽企业级Linux：这是第一款面向商业市场的Linux发行版。它有服务器版本，支持众多处理器架构。

       6、CentOS：CentOS是一款企业级Linux发行版，它使用红帽企业级Linux中的免费源代码重新构建而成。这款重构版完全去掉了注册商标以及Binary程序包方面一个非常细微的变化。

       7、Fedora：Fedora是红帽公司的一个测试平台，产品在成为企业级发行版之前，在该平台上进行开发和测试。Fedora同是一款非常好的发行版，有庞大的用户论坛，软件库中还有为数不少的软件包。Fedora同样使用YUM来管理软件包。

       8、Kali Linux：Kali Linux是Debian的一款衍生版。Kali旨在用于渗透测试。

       9、Arch：Arch是一款采用滚动发行方式的操作系统，只要安装一次就够了，每当发行了某个新版本，就可以升级发行版，无需重新安装。Pacman是Arch Linux的软件包管理器。Arch Linux既支持X86处理器架构，又支持X86_64架构，安装程序可以从光盘或U盘来运行。

       10、OpenSuse：OpenSuse这款Linux发行版是免费的，并不供商业用途使用，仍然供个人使用。OpenSuse的真正竞争对手是红帽企业级Linux。它使用Yast来管理软件包。有了Yast，使用和管理服务器应用程序就非常容易。

四、Linux系统架构

Linux系统一般有4个主要部分：内核、shell、文件系统和应用程序。内核、shell和文件系统一起形成了基本的操作系统结构，它们使得用户可以运行程序、管理文件并使用系统。

       内核的接口是一个软件层，称之为系统调用（如上图中的阴影部分），通用库函数是建立在系统调用接口之上，应用程序可以自由的使用这两者。Shell是一种特殊的应用程序，它提供接口来运行其他的应用程序。广义上来说，操作系统是内核和所有其他的软件的集合，这些软件使得计算机能够发挥作用，并给予计算机以独有的特性。其他的软件包括系统工具，应用程序，shells，通用函数库等等。

4.1、系统调用

       为了方便调用内核，Linux将内核的功能接口制作成系统调用（system call）。系统调用看起来就像C语言的函数。你可以在程序中直接调用。Linux系统有两百多个这样的系统调用。用户不需要了解内核的复杂结构，就可以使用内核。系统调用是操作系统的最小功能单位。一个操作系统，以及基于操作系统的应用，都不可能实现超越系统调用的功能。

       在命令行中输入$man 2 syscalls可以查看所有的系统调用。你也可以通过man 2 read来查看系统调用。在这两个命令中的2都表示我们要在2类（系统调用类）中查询 （具体各个类是什么可以通过$man man看到）

       系统调用提供的功能非常基础，所以使用起来很麻烦。一个简单的给变量分配内存空间的操作，就需要动用多个系统调用。Linux定义一些库函数（library routine）来将系统调用组合成某些常用的功能。上面的分配内存的操作，可以定义成一个库函数（像malloc（）这样的函数）。再比如说，在读取文件的时候，系统调用要求我们设置好所需要的缓冲。我可以使用Standard IO库中的读取函数。这个读取函数既负责设置缓冲，又负责使用读取的系统调用函数。使用库函数对于机器来说并没有效率上的优势，但可以把程序员从细节中解救出来。库函数就像是汉字的偏旁部首，它由笔画组成，但使用偏旁部首更容易组成字，比如“铁”。当然，你也完全可以不使用库函数，而直接调用系统函数，就像“人”字一样，不用偏旁部首。

4.2、Linux shell

       shell是一个特殊的应用。很多用户将它称为命令行 。shell是一个命令解释器（interpreter），当我们输入“ls -l”的时候，它将此字符串解释为

               1、在默认路径找到该文件（/bin/ls），

               2、执行该文件，并附带参数“-l”。

       Shell接着通过系统调用指挥内核，实现具体的重定向或者管道。在没有图形界面之前，shell充当了用户的界面，当用户要运行某些应用时，通过shell输入命令，来运行程序。shell是可编程的，它可以执行符合shell语法的文本。这样的文本叫做shell脚本（script）。可以在架构图中看到，shell下通系统调用，上通各种应用，同时还有许多自身的小工具可以使用。Shell脚本可以在寥寥数行中，实现复杂的功能。

 UNIX的一条哲学是让每个程序尽量独立的做好一个小的功能。而shell充当了这些小功能之间的“胶水”，让不同程序能够以一个清晰的接口（文本流）协同工作，从而增强各个程序的功能。这也是Linux老鸟鼓励新手多用shell，少用图形化界面的原因之一。

       目前主要有下列版本的shell。

               1、Bourne Shell：是贝尔实验室开发的。  

               2、BASH：是GNU的Bourne Again Shell，是GNU操作系统上默认的shell,大部分linux的发行套件使用的都是这种shell。

               3、Korn Shell：是对Bourne SHell的发展，在大部分内容上与Bourne Shell兼容。

               4、C Shell：是SUN公司Shell的BSD版本。

4.3、Linux文件系统

       Linux 系统能够支持的文件系统非常多，除 Linux 默认文件系统 Ext2、Ext3 和 Ext4 之外，还能支持 fat16、fat32、NTFS（需要重新编译内核）等 Windows 文件系统。也就是说，Linux 可以通过挂载的方式使用 Windows 文件系统中的数据。Linux 所能够支持的文件系统在 "/usr/src/kemels/当前系统版本/fs" 目录中（需要在安装时选择），该目录中的每个子目录都是一个可以识别的文件系统。

4.4、Linux内核

       Linux内核是世界上最大的开源项目之一,内核是与计算机硬件接口的易替换软件的最低级别。它负责将所有以“用户模式”运行的应用程序连接到物理硬件，并允许称为服务器的进程使用进程间通信(IPC)彼此获取信息。

       内核是操作系统的核心，具有很多最基本功能，它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性。Linux 内核由如下几部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、文件系统和网络管理等。如图：