Linux简介

首先，我们常说的linux，准确地来讲，应该是叫“gnu/linux”。因此，严格来讲，术语Linux只表示操作系统内核本身，但通常采用Linux内核来表达该意思。Linux则常用来指基于Linux内核的完整操作系统，包括GUI组件和许多其他实用工具。

Linux的特性

　　开放性：挃系统遵循丐界标准规范，特别是遵循开放系统互连(OSI)国际标准。

　　多用户：是挃系统资源可以被丌同用户使用，每个用户对自己的资源(例如：文件、设备)有特定的权限，互丌影响。

　　多任务：它是挃计算机同时执行多个程序，而丏各个程序的运行互相独立。

　　良好的用户界面：Linux向用户提供了两种界面：用户界面和系统调用。Linux还为用户提供了图形用户界面。它利用鼠标、菜单、窗口、滚劢条等设施，给用户呈现一个直观、易操作、交互性强的友好的图形化界面。

　　设备独立性：是挃操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱劢程序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备，而丌必知道它们的具体存在形式。Linux是具有设备独立性的操作系统，它的内核具有高度适应能力。

　　提供了丰富的网络功能：完善的内置网络是Linux一大特点。

　　可靠的安全系统：Linux采取了许多安全技术措施，包括对读、写控制、带保护的子系统、审计跟踪、核心授权等，这为网络多用户环境中的用户提供了必要的安全保障。

　　良好的可移植性：是挃将操作系统从一个平台转移到另一个平台使它仍然能挄其自身的方式运行的能力。Linux是一种可移植的操作系统，能够在从微型计算机到大型计算机的任何环境中和任何平台上运行

Linux可划分为以下四部分：

• Linux内核
• GNU工具
• 图形化桌面环境
• 应用软件*

每一部分在Linux系统中各司其职。但就单个部分而言，其作用并不大。

基本结构框图

Linux 内核

　　Linux系统的核心是内核。内核控制着计算机系统上的所有硬件和软件，在必要时分配硬件，并根据需要执行软件。

　　如果你一直都在关注Linux世界，肯定听说过Linus Torvalds。Linus还在赫尔辛基大学上学时就开发了第一版Linux内核。起初他只是想仿造一款Unix系统而已，因为当时Unix操作系统在很多大学都很流行。

　　Linus完成了开发工作后，将Linux内核发布到了互联网社区，并征求改进意见。这个简单的举动引发了计算机操作系统领域内的一场革命。很快，Linus就收到了来自世界各地的学生和专业程序员的各种建议。

　　如果谁都可以修改内核程序代码，那么随之而来的将是彻底的混乱。为了简单起见，Linus担当起了所有改进建议的把关员。能否将建议代码并入内核完全取决于Linus。时至今日，这种概念依然在Linux内核代码开发过程中沿用，不同的是，现在是由一组开发人员来做这件事，而不再是Linus一个人。

内核主要负责以下四种功能：

• 系统内存管理
• 软件程序管理
• 硬件设备管理
• 文件系统管理

系统内存管理

　　操作系统内核的主要功能之一就是内存管理。内核不仅管理服务器上的可用物理内存，还可以创建和管理虚拟内存（即实际并不存在的内存）。

　　内核通过硬盘上的存储空间来实现虚拟内存，这块区域称为交换空间（swap space）。内核不断地在交换空间和实际的物理内存之间反复交换虚拟内存中的内容。这使得系统以为它拥有比物理内存更多的可用内存

　　内存存储单元按组划分成很多块，这些块称作页面（page）。内核将每个内存页面放在物理内存或交换空间。然后，内核会维护一个内存页面表，指明哪些页面位于物理内存内，哪些页面被换到了磁盘上。

　　内核会记录哪些内存页面正在使用中，并自动把一段时间未访问的内存页面复制到交换空间区域（称为换出，swapping out）——即使还有可用内存。当程序要访问一个已被换出的内存页面时，内核必须从物理内存换出另外一个内存页面给它让出空间，然后从交换空间换入请求的内存页面。显然，这个过程要花费时间，拖慢运行中的进程。只要Linux系统在运行，为运行中的程序换出内存页面的过程就不会停歇。

软件程序管理

　　Linux操作系统将运行中的程序称为进程。进程可以在前台运行，将输出显示在屏幕上，也可以在后台运行，隐藏到幕后。内核控制着Linux系统如何管理运行在系统上的所有进程。

　　内核创建了第一个进程（称为init进程）来启动系统上所有其他进程。当内核启动时，它会将init进程加载到虚拟内存中。内核在启动任何其他进程时，都会在虚拟内存中给新进程分配一块专有区域来存储该进程用到的数据和代码。

　　一些Linux发行版使用一个表来管理在系统开机时要自动启动的进程。在Linux系统上，这个表通常位于专门文件/etc/inittab中。

　　另外一些系统（比如现在流行的Ubuntu Linux发行版）则采用/etc/init.d目录，将开机时启动或停止某个应用的脚本放在这个目录下。这些脚本通过/etc/rcX.d目录下的入口（entry） 启动，这里的X代表运行级（run level）。

　　Linux操作系统的init系统采用了运行级。运行级决定了init进程运行/etc/inittab文件或/etc/rcX.d目录中定义好的某些特定类型的进程。Linux操作系统有5个启动运行级。

　　运行级为1时，只启动基本的系统进程以及一个控制台终端进程。我们称之为单用户模式。

　　单用户模式通常用来在系统有问题时进行紧急的文件系统维护。显然，在这种模式下，仅有一个人（通常是系统管理员）能登录到系统上操作数据。

　　标准的启动运行级是3。在这个运行级上，大多数应用软件，比如网络支持程序，都会启动。另一个Linux中常见的运行级是5。在这个运行级上系统会启动图形化的X Window系统，允许用户通过图形化桌面窗口登录系统。

　　Linux系统可以通过调整启动运行级来控制整个系统的功能。通过将运行级从3调整成5，系统就可以从基于控制台的系统变成更先进的图形化X Window系统。

硬件设备管理

　　内核的另一职责是管理硬件设备。任何Linux系统需要与之通信的设备，都需要在内核代码中加入其驱动程序代码。驱动程序代码相当于应用程序和硬件设备的中间人，允许内核与设备之间交换数据。在Linux内核中有两种方法用于插入设备驱动代码：

• 编译进内核的设备驱动代码
• 可插入内核的设备驱动模块

　　以前，插入设备驱动代码的唯一途径是重新编译内核。每次给系统添加新设备，都要重新编译一遍内核代码。随着Linux内核支持的硬件设备越来越多，这个过程变得越来越低效。不过好在Linux开发人员设计出了一种更好的将驱动代码插入运行中的内核的方法。

　　开发人员提出了内核模块的概念。它允许将驱动代码插入到运行中的内核而无需重新编译内核。同时，当设备不再使用时也可将内核模块从内核中移走。这种方式极大地简化和扩展了硬件设备在Linux上的使用。

　　Linux系统将硬件设备当成特殊的文件，称为设备文件。设备文件有3种分类：

• 字符型设备文件
• 块设备文件
• 网络设备文件

　　字符型设备文件是指处理数据时每次只能处理一个字符的设备。大多数类型的调制解调器和终端都是作为字符型设备文件创建的。块设备文件是指处理数据时每次能处理大块数据的设备，比如硬盘。

　　网络设备文件是指采用数据包发送和接收数据的设备，包括各种网卡和一个特殊的回环设备。这个回环设备允许Linux系统使用常见的网络编程协议同自身通信。

　　Linux为系统上的每个设备都创建一种称为节点的特殊文件。与设备的所有通信都通过设备节点完成。每个节点都有唯一的数值对供Linux内核标识它。数值对包括一个主设备号和一个次设备号。类似的设备被划分到同样的主设备号下。次设备号用于标识主设备组下的某个特定设备。

文件系统管理

　　不同于其他一些操作系统，Linux内核支持通过不同类型的文件系统从硬盘中读写数据。除了自有的诸多文件系统外，Linux还支持从其他操作系统（比如Microsoft Windows）采用的文件系统中读写数据。内核必须在编译时就加入对所有可能用到的文件系统的支持。

Linux文件系统

　　Linux服务器所访问的所有硬盘都必须格式化成上表所列文件系统类型中的一种。

　　Linux内核采用虚拟文件系统（Virtual File System，VFS）作为和每个文件系统交互的接口。这为Linux内核同任何类型文件系统通信提供了一个标准接口。当每个文件系统都被挂载和使用时，VFS将信息都缓存在内存中。

Linux的文件结构

• /：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。

GNU 工具

gnu计划，又称革奴计划，是由richard stallman在1983年9月27日公开发起的。它的目标是创建一套完全自由的操作系统。richard stallman最早是在net.unix-wizards新闻组上公布该消息，并附带一份《gnu宣言》等解释为何发起该计划的文章，其中一个理由就是要“重现当年软件界合作互助的团结精神”。

　　GNU组织（GNU是GNU’s Not Unix的缩写）开发了一套完整的Unix工具，但没有可以运行它们的内核系统。这些工具是在名为开源软件（open source software，OSS）的软件理念下开发的。由于gnu软件的质量比之前unix的软件还要好，无需支付任何授权费用。将Linus的Linux内核和GNU操作系统工具整合起来，就产生了一款完整的、功能丰富的免费操作系统。

核心GNU工具

　　gun为Linux系统提供了很多命令行工具，这些核心工具被称为coreutils（coreutilities）软件包。
　GNU coreutils软件包由三部分构成：

• 用以处理文件的工具
• 用以操作文本的工具
• 用以管理进程的工具

shell

　　GNU/Linux shell是一种特殊的交互式工具。它为用户提供了启动程序、管理文件系统中的文件以及运行在Linux系统上的进程的途径。shell的核心是命令行提示符。命令行提示符是shell负责交互的部分。它允许你输入文本命令，然后解释命令，并在内核中执行。

　　shell包含了一组内部命令，用这些命令可以完成诸如复制文件、移动文件、重命名文件、显示和终止系统中正运行的程序等操作。shell也允许你在命令行提示符中输入程序的名称，它会将程序名传递给内核以启动它。

　　你也可以将多个shell命令放入文件中作为程序执行。这些文件被称作shell脚本。你在命令行上执行的任何命令都可放进一个shell脚本中作为一组命令执行。这为创建那种需要把几个命令放在一起来工作的工具提供了便利。

　　在Linux系统上，通常有好几种Linux shell可用。不同的shell有不同的特性，有些更利于创建脚本，有些则更利于管理进程。所有Linux发行版默认的

　　shell都是bash shell。bash shell由GNU项目开发，被当作标准Unix shell——Bourne shell（以创建者的名字命名）的替代品。bash shell的名称就是针对Bourne shell的拼写所玩的一个文字游戏，称为Bourne again shell。

Linux 桌面环境

　　在Linux的早期（20世纪90年代初期），能用的只有一个简单的Linux操作系统文本界面。这个文本界面允许系统管理员运行程序，控制程序的执行，以及在系统中移动文件。

　　随着Microsoft Windows的普及，电脑用户已经不再满足于对着老式的文本界面工作了。这推动了OSS社区的更多开发活动，Linux图形化桌面环境应运而生。

　　现今主流的桌面环境有KDE，gnome，Xfce，LXDE等，除此之外还有Ambient，EDE，IRIX Interactive Desktop，Mezzo，Sugar，CDE等。

• gnome

　　即GNU网络对象模型环境 (The GNU Network Object Model Environment)，GNU计划的一部分，开放源码运动的一个重要组成部分。是一种让使用者容易操作和设定电脑环境的工具。

　　目标是基于自由软件，为Unix或者类Unix操作系统构造一个功能完善、操作简单以及界面友好的桌面环境，他是GNU计划的正式桌面。

• Xfce
  　　即XForms Common Environment，创建于2007年7月，类似于商业图形环境CDE，是一个运行在各类Unix下的轻量级桌面环境。原作者Olivier Fourdan最先设计XFce是基于XForms三维图形库。Xfce设计目的是用来提高系统的效率，在节省系统资源的同时，能够快速加载和执行应用程序。

• Fluxbox
  　　是一个基于GNU/Linux的轻量级图形操作界面，它虽然没有GNOME和KDE那样精致 ，但由于它的运行对系统资源和配置要求极低，所以它被安装到很多较旧的或是对性能要求较高的机器上，其菜单和有关 配置被保存于用户根目录下的.fluxbox目录里，这样使得它的配置极为便利。

• Enlightenment
  　　是一个功能强大的窗口管理器，它的目标是运用 户轻而易举地配置所见即所得的桌面图形界面。现在Enlightenment的界面已经相当豪华,它拥有像AfterStep一样的可视化时钟以及其它浮华的界面效果，用户不仅可以任意选择边框和动感的声音效果，最有吸引力的是由于它开放的设计思想，每一个用户可以根据自己的爱好，任意地配置窗口的边框、菜单以及屏幕上其它各个部分，而不须要 接触源代码，也不须要 编译任何程序。