Linux操作系統的概述與簡(jiǎn)介

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引言： 這些年，我學(xué)習計算機領(lǐng)域的知識之前，習慣于思考知識本身的幾個(gè)基本要素：**1. 是什么；2. 從何而來(lái)；3. 能干什么。**我也越來(lái)越覺(jué)得，在學(xué)習任何一項技術(shù)之前，都有必要去思考這幾個(gè)問(wèn)題，并且帶著(zhù)這幾個(gè)問(wèn)題出發(fā)去學(xué)習，否則容易陷入思維誤區，也容易沒(méi)有目標，覺(jué)得一片茫然，從入門(mén)到放棄，久而久之就忘記了所學(xué)的內容。
所以，在學(xué)習Linux之前，有必要先了解Linux是什么、起源和特性（可能會(huì )有小伙伴對這個(gè)不理解，覺(jué)得學(xué)就完事了，干嘛非要知道它是怎么來(lái)的。其實(shí)我起初也有這個(gè)想法，但是我發(fā)現任何一個(gè)事物產(chǎn)生都有其背景，在此背景下出于某種需求或者在某種推動(dòng)下誕生，再想想為什么不是其他技術(shù)誕生，而是它呢？）、Linux有什么作用。

1. 什么是操作系統

  Linux是一個(gè)計算機操作系統，與windows類(lèi)似，是一款系統軟件。大家熟悉的操作系統中，計算機操作系統有Windows、Linux、Mac OS，移動(dòng)端設備操作系統比較出名的有安卓、IOS，還有華為公司剛剛推出的鴻蒙。

怎么去理解操作系統的概念呢？我們從生活經(jīng)驗來(lái)理解計算機系統的層次結構：

場(chǎng)景：假如我們現在要在計算機上用QQ與朋友聊天，有經(jīng)驗的程序員會(huì )自己買(mǎi)硬件配置一臺裸機，然后在裸機上安裝Linux操作系統，再安裝QQ應用，最后登錄QQ與朋友聊天。

上面場(chǎng)景的裝機過(guò)程，描述了計算機系統自底向上的層次結構，包含了底層硬件、操作系統、應用軟件。操作系統承上啟下，負責管理協(xié)調硬件、軟件資源等計算機資源的工作、為上層的應用軟件、用戶(hù)提供建議的服務(wù)，所以操作系統是系統軟件，是最接近底層硬件的軟件，最早的操作系統是有匯編語(yǔ)言或C語(yǔ)言編寫(xiě)的。

說(shuō)明：用戶(hù)和操作系統直接交互的界面是shell命令，這種批處理命令接口允許用戶(hù)直接使用。

  這里根據以上描述，給出操作系統的定義：操作系統(Operating System，OS)是控制和管理整個(gè)計算機系統的硬件和軟件資源，并合理地組織調度計算機的工作和資源的分配，以提供給用戶(hù)和其他軟件方便的接口和環(huán)境，它是計算機系統中最基本的系統軟件。

2. Linux的起源

  很久很久以前(上個(gè)世紀六十年代)，那個(gè)時(shí)候計算機還沒(méi)有普及，只有少數人才能使用，當時(shí)的計算機系統都是批處理操作系統。批處理操作就是一批任務(wù)一次性提交給計算機，中途無(wú)法與計算機交互，等待計算結果。一次只能一個(gè)用戶(hù)使用，準備作業(yè)的I/O輸入也需要很長(cháng)時(shí)間，導致了計算機資源的極大浪費。

  后來(lái)，1965年由貝爾實(shí)驗室、美國麻省理工學(xué)院和通用電氣公司聯(lián)合發(fā)起的Multics工程計劃，設計和開(kāi)發(fā)一種交互式的、具有多道程序處理能力的分時(shí)操作系統，以取代當時(shí)廣泛使用的批處理操作系統。

分時(shí)操作系統使一臺計算機可以同時(shí)為多個(gè)用戶(hù)服務(wù)，連接計算機的終端用戶(hù)交互式發(fā)出命令，操作系統采用時(shí)間片輪轉的方式處理用戶(hù)的服務(wù)請求并在終端上顯示結果（操作系統將CPU的時(shí)間劃分成若干個(gè)片段，稱(chēng)為時(shí)間片）。操作系統以時(shí)間片為單位，輪流為每個(gè)終端用戶(hù)服務(wù)，每次服務(wù)一個(gè)時(shí)間片。

  這個(gè)計劃因為追求的目標太龐大、太復雜，以至于它的開(kāi)發(fā)人員都不知道要做成什么樣子，后來(lái)失敗了。在此經(jīng)驗教訓下，由肯·湯普森（Ken Thompson）和丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）在1969年實(shí)現了一種分時(shí)操作系統的雛形，1970年該系統正式取名為UNIX，寓意是小巧的、精簡(jiǎn)的。

丹尼斯·里奇是誰(shuí)？熟悉C語(yǔ)言的同學(xué)應該知道，它因為在實(shí)驗室喜歡玩計算機游戲【環(huán)游太空】發(fā)明了C語(yǔ)言，被譽(yù)為C語(yǔ)言之父。這是一種適合編寫(xiě)系統軟件的高級語(yǔ)言，它的誕生是UNIX系統發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重要里程碑，它宣告了在操作系統的開(kāi)發(fā)中，匯編語(yǔ)言不再是主宰。1973年，Unix系統的絕大部分源代碼都用C語(yǔ)言進(jìn)行了重寫(xiě)，提高了Unix系統的可移植性。

  從早期的UNIX系統文檔和內容中可以清晰的看出，UNIX的發(fā)展是一個(gè)免費的、開(kāi)源的、完全致力于將UNIX變的更優(yōu)秀的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程導致了代碼的共享（不管是在貝爾實(shí)驗室內部還是外部）從而使高質(zhì)量的UNIX操作系統走向了快速的發(fā)展之路。

  因為美國政府擔心已經(jīng)壟斷了電話(huà)行業(yè)的AT&T公司再次壟斷計算機行業(yè)，AT&T使被禁止出手計算機系統。因為AT&T在資產(chǎn)分解之前被嚴格限制直接出售計算機給消費者，所以UNIX源代碼被授權給了大學(xué)用于教學(xué)、研究使用，只是象征性地收取一定費用。

  20世紀70年代，美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校開(kāi)發(fā)的UNIX版本FreeBSD，它由來(lái)自世界各地的志愿者開(kāi)發(fā)和維護，為不同架構的計算機系統提供了不同程度的支持。從BSD系統開(kāi)始，各大廠(chǎng)商業(yè)公司開(kāi)始了根據自身公司的硬件架構，并以BSD系統為基礎進(jìn)行Unix系統的研發(fā)，從而產(chǎn)生了各種版本的Uinx系統，例如：SUN公司的Solaris，IBM公司的AIX，HP公司的HP UNIX等，并進(jìn)行服務(wù)收費，想到這里AT&T肯定肺都氣炸了，這不是為他人做了嫁衣嗎，不讓我掙錢(qián)，你們也別想掙錢(qián)。

  70 年代末，Unix又面臨了突如其來(lái)的被AT&T 回收版權的重大問(wèn)題，特別是要求禁止對學(xué)生群體提供Unix 系統源代碼，AT&T收回了版權，并且不再開(kāi)源。這樣的問(wèn)題一度引起了當時(shí)Unix業(yè)界的恐慌，也因此產(chǎn)生了商業(yè)糾紛。如果想繼續使用就需要購買(mǎi)授權，一份授權4萬(wàn)美元?。?！

  很多用戶(hù)已經(jīng)習慣了使用Unix，但突然要收費，很多人就非常不滿(mǎn)?。?！其中的一個(gè)人是理查德·斯托曼，他發(fā)起了自由軟件運動(dòng)，吹起了共產(chǎn)主義的號角（發(fā)起了GUN運動(dòng)），并發(fā)布了軟件界的共產(chǎn)主義宣言（GPL協(xié)議），并且這一運動(dòng)得到了很多人的認同。

所謂自由軟件自由就是指：自由使用、自由學(xué)習和修改、自由分發(fā)、自由創(chuàng )建衍生版。

  1985年GNU理查德·斯托曼又創(chuàng )立了自由軟件基金會(huì )（Free Software Foundation）來(lái)為GNU計劃提供技術(shù)、法律以及財政支持，正所謂有錢(qián)好辦事啊。

  到了1990年，GNU計劃已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的軟件包括了一個(gè)功能強大的文字編輯器Emacs、C語(yǔ)言編譯器GCC以及大部分UNIX系統的程序庫和工具。唯一依然沒(méi)有完成的重要組件，就是操作系統的內核。其實(shí)歷史好像是在等一個(gè)人出現，然后他就出現了！

  1991年，李納斯·托瓦茲Linus Torvalds，一個(gè)芬蘭赫爾辛基大學(xué)的學(xué)生，出于個(gè)人愛(ài)好而編寫(xiě)的，當時(shí)他覺(jué)得教學(xué)用的迷你版UNIX操作系統Minix太難用了，于是決定自己開(kāi)發(fā)一個(gè)操作系統。第一個(gè)版本于1991年9月發(fā)布，當時(shí)僅有10000行代碼。由于Linux具有結構清晰、功能簡(jiǎn)捷等特點(diǎn)，許多大專(zhuān)院校的學(xué)生和科研機構的研究人員紛紛把它作為學(xué)習和研究的對象。

理查德·斯托曼立即就召喚linus加入，1994年3月，Linux1.0發(fā)布，代碼量17萬(wàn)行，當時(shí)是按照完全自由免費的協(xié)議發(fā)布，隨后正式采用GPL協(xié)議。

關(guān)于Linux Logo的由來(lái)是一個(gè)很有意思的話(huà)題，它是一只企鵝，為什么選擇企鵝？

對此，筆者收集了資料，發(fā)現以下的說(shuō)法最可靠。企鵝是南極洲的標志性動(dòng)物，根據國際公約，南極洲為全人類(lèi)共同所有，不屬于世界上的任何國家，任何國家都無(wú)權將南極洲納入其版圖。Linux選擇企鵝圖案作為L(cháng)ogo，其含義是：開(kāi)放源代碼的Linux為全人類(lèi)共同所有，任何公司無(wú)權將其私有。

3. Linux基本特性

• 程序應該小而專(zhuān)一，程序應該盡量的小，且只專(zhuān)注于一件事上，不要開(kāi)發(fā)那些看起來(lái)有用但是90%的情況都用不到的特性；
• Linux是完全免費的操作系統，并且開(kāi)放源代碼，任何人都可以隨意修改其源代碼。
• Linux支持多用戶(hù)，各個(gè)用戶(hù)對于自己的文件設備有自己特殊的權利，保證了各用戶(hù)之間互不影響。多任務(wù)則是現代電腦最主要的一個(gè)特點(diǎn)，Linux可以使多個(gè)程序同時(shí)并獨立地運行。
• Linux安全可靠、穩定性高，Linux的代碼是開(kāi)源的，所以每個(gè)人都可以參與進(jìn)入修補漏洞。常常被用于Web服務(wù)器項目部署任務(wù)。
• 大多數的開(kāi)源軟件的首要適配平臺都是Linux，所以在Linux有許多免費又開(kāi)源的軟件工具讓你使用。支持幾乎所有的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和開(kāi)發(fā)語(yǔ)言

4. Linux的應用

• 100% 的世界超級計算機跑在 Linux 上。包括 NASA 的集群。
• SpaceX 在其灰背隼火箭引擎上使用具有特殊容錯設計的 Linux。借此，Linux 幫助完成了 32 次航天任務(wù)。
• 電影泰坦尼克是首個(gè)基于 Linux 服務(wù)器拍攝的電影。
• 目前互聯(lián)互聯(lián)網(wǎng)上 90% 以上的網(wǎng)站服務(wù)器采用的都是Linux后臺服務(wù)器，隨著(zhù)大數據時(shí)代的到來(lái)，分布式、并行計算、嵌入式以及人工智能等都會(huì )首選Linux。

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