第1章 Linux概况

内容 1-1 Linux的起源 1-2 Linux简介 1-3 Linux的版本 1-4 Linux的应用现状与前景

1-1 Linux的起源 1-1-1 UNIX系统的出现 1-1-2 个人操作系统Windows的出现 1-1-3 自由软件的兴起

1-1-1 UNIX系统的出现 1969年在美国的贝尔实验室K.Thompson 和D.M.Richie开发了名为UNIX的多用户多任务操作系统。UNIX操作系统相当可靠并运行稳定，至今仍广泛应用于银行、航空、保险、金融等领域的大中型计算机和高端服务器中。 UNIX的商业版本包括赫赫有名的SUN公司的Solaris，IBM公司的AIX，惠普公司的HP-UX等。

UNIX致命的弱点： 一是必须借助操作命令才能管理和使用UNIX系统，这使操作有一定的困难。（时至今日，UNIX系统已经能提供简便易用的窗口图形化用户界面供用户使用）。 二是作为可靠稳定的操作系统，其昂贵的价格虽然恰当地反映出UNIX令人信服的性能价格比，但却把个人用户拒之千里之外，使之无法应用于家庭。

1-1-2 个人操作系统Windows的出现 20世纪80年代开始 ，个人计算机的操作系统也应运而生。其中微软公司的产品便是其中最杰出的代表。从MS DOS到Windows，从Windows 95 到Windows XP，Windows系列操作系统提供给用户人性化的图形化用户界面，使得操作非常地简捷方便。

1-1-3 自由软件的兴起 1984年麻省理工学院（MIT）的研究员Richard Stallman提出自由软件（Free Software）的概念，并成立自由软件基金会（Free Software Foundation，FSF）实施GNU计划。 图1-1 GNU的标志

自由软件基金会还提出了通用公共许可证（General Public License，GPL）原则，它与软件保密协议截然不同。通用公共许可证（GPL）允许用户自由下载、分发、修改和再分发源代码公开的自由软件，并可在分发软件的过程中收取适当的成本和服务费用，但不允许任何人将该软件据为己有。

1-1-4 Linux的出现 1991年芬兰赫尔辛基大学的大学生Linus Torvalds（见图）为完成自己操作系统课程的作业，开始基于Minix（一种免费的小型UNIX操作系统）编写一些程序，Linus Torvalds将这个操作系统命名为Linux，也就是Linus’s unix的意思，并且以可爱的胖企鹅作为其标志，如图所示。

图1-2 Linus Torvalds 图1-3 Linux的标志

Linux的功能日趋完善，并已经成为世界上主流的操作系统之一。Linus Torvalds本人并没有因为Linux的成功而获得财富，但是他却为世界计算机界树立了良好的典范。

1-2 Linux概况 1-2-1 什么是Linux 1-2-2 Linux的主要特点

1-2-1 什么是Linux Linux是一种类UNIX的操作系统，由Linus Torvalds为首的一批Internet志愿者创建开发。Linux操作系统与其他商业性操作系统最大的区别在于它的源代码完全公开。

1-2-1 Linux的主要特点 1.真正的多用户多任务 2.良好的兼容性 3.强大的可移植性 4.高度的稳定性

Linux提供两种用户界面： 字符界面（下图）

图形化用户界面。

1-3 Linux的版本 内核版本和发行版本

1-3-1 Linux的内核版本 X：表示主版本号，通常在一段时间内比较稳定。 Y：表示次版本号，如果是偶数，代表这个内核版本是正式版本，可以公开发行。而如果是奇数，则代表这个内核版本是测试版本，还不太稳定仅供测试。 Z：表示修改号，这个数字越大，则表明修改的次数越多，版本相对更完善。

截止2004年5月Linux内核的最新版本号为2.6.6

1-3-2 Linux的发行版本

1-4 Linux的应用现状与前景 1-4-1 桌面 1-4-2 服务器 1-4-3 嵌入式系统 1-4-4 集群计算机

1-4-1 桌面 但是随着Linux技术，特别是随着X Window领域技术的发展，Linux在界面美观、使用方便等方面都有了长足的进步，Linux作为桌面操作系统逐渐被用户接受。根据IDC的调查，2003年Linux桌面操作系统的市场份额比2000年几乎增长了2倍，并将超过苹果公司的Mac OS，成为第二大最流行的操作系统。

在中国，由于《软件政府采购管理办法》中明确规定中国政府支持国产软件的政策导向，所以在北京等城市进行的政府采购中，国产Linux软件（如红旗Linux）战胜了其他对手，成为部分政府机关的桌面操作系统。这也极大地推动了Linux桌面系统的普及和应用。

1-4-2 服务器 Linux服务器的稳定性、安全性、可靠性已经得到业界认可，政府、银行、邮电、保险等业务关键部门已经开始规模性使用。作为服务器，Linux 的服务领域包括： 网络服务 文件和打印服务 数据库服务

1-4-3 嵌入式系 统 概念： 概括而言，凡是带有微处理器的非计算机系统都可以称为嵌入式系统。 1-4-3 嵌入式系 统 概念： 概括而言，凡是带有微处理器的非计算机系统都可以称为嵌入式系统。 我们身边触手可及的电子产品，小到MP3、PDA等微型数字化产品，大到网络家电、智能家电、车载电子设备都采用嵌入式系统。

优点 Linux具有很强的可移植性，支持各种不同的电子产品的硬件平台。 Linux内核可免费获得，并可根据实际需要自由修改，这符合嵌入式产品根据需要定制的要求。 Linux功能强大并且内核很小。一个功能完备的 Linux 内核只要求大约 1 MB 内存，而最核心的微内核只需要 100 K 的内存。 Linux支持多种开发语言，如C、C+、Java，为嵌入式系统上的多种应用提供了可能。

图1-6 Linux手机 图1-7 Linux PDA

1-4-4 集群计算机 优势 （1）极高的性能价格比 （2）极强的可扩展性 图1-8 Linux集群计算机--Tungsten

1-5 Linux的各组成部分

1-5-1 内核 1-5-2 Shell 1-5-3 X Window 1-5-4 应用程序

内核（Kernel）是整个操作系统的核心，管理着整个计算机系统的软硬件资源。 Linux内核采用模块化的结构，其主要模块包括：存储管理、CPU和进程管理、文件系统管理、设备管理和驱动、网络通信以及系统的引导、系统调用等。Linux内核的源代码通常安装在/usr/src/linux目录，可供用户查看和修改。

1-5-2 Shell 用户、Shell和内核的关系示意图 Linux内核 Linux Shell

常用的Shell： Bourne shell（又称B Shell） C Shell Korn Bourne-Again Shell（又称Bash），

1-5-3 X Window X Window又称为X视窗，1984年诞生于美国麻省理工学院（MIT），是UNIX和Linux等操作系统的图形化用户界面的标准。X Window有许多不同的名称，如X、X11、X11R6等，但是不能将之为X Windows，因为Windows是微软公司的注册商标。

目前各Linux发行版本上使用的X Window系统是专门针对Intel构架的Linux操作系统开发的XFree86，截止2004年5月其最新版本为4.4.0。

1-5-4 应用程序 Linux的应用程序主要来源于以下几个方面： 1-5-4 应用程序 Linux的应用程序主要来源于以下几个方面： 专门为Linux开发的应用程序，如GAIM、OpenOffice.org等。 原本是UNIX的应用程序移植到Linux，如vi。 原本是Windows的应用程序移植到Linux，如RealOne 播放器、Oracle等。

部分常用的Linux应用程序

1-6 Linux的基本原理 1-6-1 Linux的CPU管理 1-6-2 Linux的存储管理 1-6-3 Linux的文件管理

1-6-1 Linux的CPU管理 CPU是计算机最重要的资源，对CPU的管理就是操作系统最核心的功能。Linux对CPU的管理主要体现在对CPU运行时间的合理分配管理。

1-6-2 Linux的存储管理 存储器分为内存与外存两种。内存用于存放当前执行中的程序代码和正在使用的数据。外存，包括硬盘、软盘、光盘、Ｕ盘等设备，主要用来保存数据。操作系统的存储管理主要是指对内存的管理。

Linux采用虚拟存储技术，也就是利用硬盘的空间来扩充内存空间，从而为程序的执行提供足够的空间。

Linux遵循页式存储管理机制，虚拟内存和物理内存皆按页为单位加以分割，页的大小固定不变。当需要把虚拟内存中的程序段和数据调入或调出物理内存时，皆是以页为单位进行。虚拟内存中某一页与物理内存中的某一页的对照关系保存在页表中。

被淘汰的物理页有两种处理方法： 如果此页内容被调入物理内存后没有改动，则直接抛弃。如果今后需要还可以从虚拟内存拷贝。 如果此页内容被调入物理内存后改动过，那么系统会将这一页的内容保存到磁盘的交换分区（swap分区）。如果今后需要则从交换分区恢复到物理内存。

1-6-3 Linux的文件管理 Linux主要采用ext3或ext2文件系统，也可以采用ReiserFS、XJF等文件系统 。 由于采用了虚拟文件系统（Virtual File System）技术，Linux可以支持多种文件系统，其中包括DOS的msdos，Windows 2000的fat32（在Linux中称之为vfat），光盘的iso9660，甚至还包括实现网络共享的nfs等文件系统。

虚拟文件系统与操作系统关系示意图

1-6-4 Linux的设备管理 Linux操作系统把所有外部设备按其数据交换的特性分成以下三大类 ： 字符设备 块设备 网络设备

Linux外部设备分类

本章小结 Linux是一种类UNIX的操作系统，由Linus Torvalds在Minix操作系统的基础创建。Linux凭借其优良特性已成为目前发展潜力最大的操作系统。 Linux的版本有内核版本和发行版本两种版本。 目前Linux在服务器领域继续发挥着越来越大的作用，是嵌入式系统和构筑集群计算机的首选，并随着技术的进步，逐渐为桌面用户所接受。 Linux的内核是整个Linux操作系统的核心 。 Linux是一种分时操作系统，采用虚拟存储技术来扩充内存空间。

习题 选择题 虽然Linux继承了UNIX的各种特性，但是它最初是以（ ）操作系统为模板。 A. MS-DOS B. Minix C. POSIX D. OSF/1 2. Linux是所谓的"Free Software"，这个“Free”的含义是（ ）。 A. Linux不需要付费. B. Linux发行商不能向用户收费. C. Linux可自由修改和发布 D. 只有Linux的作者才能向用户收费.

3. 下列设备中属于块设备的是（ ）。 A. 终端 B. 键盘 C. 游戏杆 D. 硬盘 4. 以下关于Linux内核版本的说法，错误的是（ ）。 A. 表示为主版本号.次版本号.修正次数的形式 B. 1.2.2表示稳定的发行版 C. 2.2.6表示对内核2.2的第6次修正 D. 1.3.2表示稳定的发行版 5. 下面关于Shell的说法，不正确的是（ ）。 A. 操作系统的外壳 B. 用户与Linux内核之间的接口程序 C. 一个命令语言解释器 D. 一种和C类似的程序语言

简答题 1. 试列举Linux的主要特点。 2．简述Linux的内核版本号的构成。 3．Linux的主要发行版本有哪些？ 7．什么是虚拟文件系统？ 8．Linux中将设备分为哪三类？其分别有何特点，并举例说明。