Linux系统介绍

1. 什么是操作系统？

操作系统，Operating System，简称OS，是计算机系统中必不可少的基础软件，它是应用程序运行以及用户操作必备的基础环境支撑，是计算机系统的核心。

操作系统的作用是管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源。
比如：

• 负责直接管理计算机系统的各种硬件资源，如对CPU、内存、磁盘等的管理，同时对系统资源供需优先次序进行管理。
• 控制设备的输入、输出，以及操作网络和管理文件系统等事务。
• 对计算机系统中各类软件资源的管理
  • 各类应用软件的安装
  • 运行环境设置等

目前PC（Intel x86系列）计算机上比较常见的操作系统有Windows、Linux、DOS、Unix等。

2. 什么是Linux？

Linux是一套开放源代码程序的、并可以自由传播的类Unix操作系统软件。 （Unix系统是Linux系统的前身，具备很多优秀特性）。

其设计之初，就是基于Intel x86系列CPU架构计算机的。

它是一个基于POSIX的多用户、多任务并且支持多线程和多CPU的操作系统。

开发Linux系统的目的就是建立不受任何商业化软件版权制约的、全世界都能自由使用的类Unix操作系统兼容产品。

在过去的20年里，Linux系统主要被应用于  服务器端、嵌入式开发和个人PC桌面  3大领域，其中服务器领域是重中之重。

特点：

• 是开放源代码的程序软件，可自由修改
• Unix系统兼容，具备几乎所有Unix的优秀特性
• 可自由传播，无任何商业化版权制约
• 适合Intel等x86 CPU系列架构的计算机

2.1 Linux的起源

2.1.1 Unix的历史

说到Linux的起源，就不得不提到Linux之前的Unix系统。

Unix系统于1969年在AT&T的贝尔实验室诞生，20实际70年代，它逐步盛行，这期间，又产生了一个比较重要的分支，就是大约1977年诞生的BSD（Berkeley Software Distribution）系统。

从BSD系统开始，各大厂商及商业公司开始了根据自身公司的硬件架构，并以BSD系统为基础进行Unix系统的研发，从而产生了各种版本的Unix系统，例如：SUN公司的Solaris，IBM公司的AIX，HP公司的HP UNIX等。

2.1.2 Unix的5大优秀特性

• 技术成熟，可靠性高
  • 使用Unix系统时，即使连续运行若干年也无需重启，它依然可以工作得很好。只要计算机硬件不坏，Unix就很难会出现问题。
• 极强的可伸缩性
  • Unix支持的CPU处理器体系架构非常多，包括Intel/AMD（x86系列）及HP-PA，MIPS，PowerPC，UltraSPARC，ALPHA等RISC芯片，以及SMP、MPP等技术。
  • 可能是由于早期各大厂商都基于Unix进行适合自己的硬件开发，因此，Unix支持的CPU架构才更多
• 强大的网络功能
  • Internet互联最重要的协议TCP/IP就是在Unix上开发和发展起来的。此外，Unix还支持非常多的常用的网络通信协议，如NFS，DCE，IPX/SPX，SLIP，PPP等
• 强大的数据库支持能力
  • Oracle, DB2, Sybase, Informix等大型数据库，都把Unix作为其主要的数据库开发和运行平台，一直到目前为止，依然如此。
• 强大的开发功能
  • 正是Unix促使了C语言的诞生，并相互促进和发展，称为当时工程师的首选操作系统和开发环境。互联网早期有重大意义的软件新技术的出现几乎都在Unix上，例如：TCP/IP，WWW, Java， XML等

2.1.3 Unix操作系统的革命

70年代中后期，由于各厂商及商业公司开发的Unix及内置软件都是针对自己公司特定硬件的，因此在其他公司的硬件上基本上无法直接运行，而且当时没有人对开发基于x86架构CPU的系统感兴趣。
另外，70年代末，Unix又面临了突如其来的被AT&T回收版权的重大问题，特别是要求禁止对学生群体提供Unix系统源代码，这样的问题一度引起了当时Unix业界的恐慌，也因此产生了商业纠纷。

由于Unix面临  版权回收问题，以及代码不开源等  的问题，这直接或间的导致了新的类Unix系统的诞生以及自由软件运动的建立和发展。

• 1984年，Richard Stallman发起了开发自由软件的运动，并成立了自由软件基金会和GNU项目。当时发起这个自动软件运动和创建GUN项目的目的其实很简单，就是想开发一个类似Unix系统，并且是自由软件的完整操作系统，也就是要解决70年代末Unix版权问题以及软件源代码面临闭源的问题，这个系统叫做GNU操作系统。**GNU系统**后来没有流行起来。现在的GNU系统通常是使用Linux系统的内核，以及使用了GNU项目贡献的一些组件加上其他相关程序组成，这样的组合被称为GNU/Linux操作系统
• 80年代初，大学Andrew Tanenbaum（谭邦宁），于1984年开始着手编写新的用于教学的Unix系统，目标是开发的新Unix系统尽可能和原有的Unix系统兼容，并且可以运行于x86 PC平台，这个系统叫Minix。**Minix的目的只是用于教学，无法满足商用的需求**，但是Minix的产生对于Linux的诞生又是至关重要的一个部分。

2.1.4 Linux的诞生

Linux系统的诞生开始于芬兰赫尔辛基大学的一位计算机系的学生，名为Linus Torvalds。在学校期间，接触了Unix系统，当时的Unix系统仅为一台主机，且对应了多个终端，使用时存在操作等待时间很长等不爽的问题，无法满足它的使用需求，就萌发了自己开发一个Unix的想法。

于是，他就找到了谭邦宁教授开发的用于教学的Minix操作系统，将Minix安装到了他的I386个人计算机上。此后，开始陆续阅读了Minix系统的源代码，从Minix系统中学到了很多重要的系统核心程序设计理念和设计思想，从而逐步开始了Linux系统雏形的设计和开发。

Linux的标志和吉祥物为一只名叫Tux的企鹅——Torvalds' Unix

2.1.5 Linux的发展历程

• 1984年，Andrew S.Tanenbaum 开发了用于教学的Unix系统，命名为MINIX
• 1989年，Andrew S.Tanenbaum 将MINIX系统运行于x86的PC计算机平台
• 1990年，芬兰赫尔辛基大学学生Linus Torvalds首次接触MINIX系统
• 1991年，Linus Torvalds开始在MINIX上编写各种驱动程序等操作系统内核组件
• 1991年底，Linus Torvalds 公开了 **Linux内核源码**0.02版（http://www.kernel.org ），注意，这里公开的Linux内核源码并不是我们现在使用的Linux系统的全部，而仅是Linux内核的kernel部分的代码
• 1993年，Linux 1.0 版发行，Linux转向GPL版权协议
• 1994年，Linux的第一个商业发行版Slackware问世
• 1996年，美国国家标准技术局的计算机系统实验室确认Linux版本1.2.13（由Open Linux公司打包）符合POSIX标准
• 1999年，Linux的简体中文发行版问世
• 2000年后，Linux系统日趋成熟，涌现大量基于Linux服务器平台的应用，并广泛应用于基于ARM技术的嵌入式系统中。

2.1.6 Linux系统诞生发展过程中关键代表人物

3. Linux核心概念和知识

3.1 自由软件与FSF

3.1.1 自由软件

自由软件的核心就是  没有商业化版权制约，源代码开放，可无约束自由传播。

自由软件强调的是权利问题，而非是否免费的问题。自由软件中的自由是“言论自由”中的“自由”，而不是“免费啤酒”的“免费”。

自由意味着freedom，而免费意味着free，这是完全不同的概念。

例如：Red Hat Linux自由但不免费，CentOS Linux是自由且免费的。

3.1.2 自由软件基金会FSF

FSF( Free Software Foundation) 是Richard Stallman于1984年发起和创办的。

FSF的主要项目是GNU项目。

它的目标是建立可自由发布和可移植的类Unix操作系统产品。

GNU项目本身产生的主要软件包括：

• Emacs编辑软件
• gcc编译软件
• bash命令解释程序和编程语言
• gawk（GNU's awk）等

3.2 GNU知识

GNU的全程是GUN's not unix，意思是“GNU不是UNIX”，GNU计划，是FSF的主要项目。

GNU类Unix操作系统，是由一系列应用程序、系统库和开发工具构成的软件集合，例如：Emacs编辑软件，gcc编译软件，bash命令解释程序和编程语言，以及gawk(GNU's awk)等，并加上了用于资源分配和硬件管理的内核。

现在的GNU系统通常是使用Linux系统的内核，加上GNU项目贡献的一些组件，以及其他相关程序组成的，这样的组合被称为GNU/Linux操作系统。

1991年Linux内核发布的时候，GNU项目已经完成了除系统内核之外的各种必备软件的开发。

在Linus Torvalds和其他开发人员的努力下，GNU项目的部分组件又运行到了Linux内核之上，例如：GNU项目里的Emacs，gcc，bash，gawk等，至今都是Linux系统很重要的基础软件。

3.3 GPL知识

3.3.1 GPL

GPL（General Public License），通用共同许可，是一个最著名的开源许可协议，开源社区最著名的Linux内核就是在GPL许可下发布的。

GPL许可是自由软件基金会创建的。

GPL许可的核心，保证任何人有共享和修改自由软件的自由，任何人有权取得、修改和重新发布自由软件的源代码权利，但都必须同时给出具体更改的源代码。

虽然整个Linux内核是基于GNU通用公共许可的，但是Linux内核并不是GNU计划的一部分。

4. Linux系统组成

Linux操作系统的**核心为Linus Tarvalds开发的Kernel**，Linux内核之上的组分为几部分：

• 一部分是GNU组件，如Emacs，gcc，bash，gawk等
• 另一些重要组成部分则来自加利福尼亚大学Berkeley分校的BSD UNIX项目和麻省理工学院的X Windows系统项目
• 以及在这之后成千上万的程序员开发的应用程序等

正式Linux内核与GNU项目、BSD Unix和MIT的X11的结合，才使得整个Linux操作系统得以很快形成，并得到了发展，进而组成了今天优秀的Linux系统。

Linux操作系统 =  Linux内核+ GNU软件及系统软件 + 必要的应用程序

下图是Linux操作系统组成原理示意图。

4.1 Linux的特点

4.1.1 Linux受欢迎的原因

• 自由软件，不用支付费用可以获得系统和系统的源代码，并可以根据自己的需要对源代码进行必要的修改，无偿使用，无约束地自由传播
• Linux具有Unix的全部优秀特性，任何使用Unix操作系统或想要学习Unix操作系统的人，都可以通过学习Linux来了解Unix，同样可以获得Unix中的几乎所有优秀功能，并且，Linux系统更开放，社区开发和全世界的使用者也更活跃。

 

5. 如何选择Linux发行版

Linux内核（kernel）版本主要有3个系列：

• Linux Kernel 2.2
• Linux Kernel 2.4
• Linux Kernel 2.6
• Linux Kernel 3.x
• Linux Kernel 4.x
•  ...

Linux的发行商包括Slackware，Redhat，Debian，Fedora，TurboLinux，Mandrake，SUSE，CentOS，Ubuntu，红旗，麒麟...

重要的发行版本：

• Red Hat： Red Hat Linux 9.0的内核为2.4.20。在版本9.0后，Red Hat不再遵循GPL协议，成为收费产品（但仍开源），发展的新版本依次为Red Hat 3.x，Red Hat 4.x，Red Hat 5.x，Red Hat 6.x，Red Hat 7.x。
• Fedora：为Red Hat的一个分支，仍遵循GPL协议，可以认为是Red Hat预发布版
• CentOS（Community Enterprise Operating System）：Red Hat的另一个重要分支，以Red Hat所发布的源代码重建符合GPL许可协议的Linux系统，即将Red Hat Linux源代码的商标LOGO以及非自由软件部分去除后再编译而成的版本，目前CentOS已被Red Hat公司收购，但仍开源免费。

CentOS是目前国内互联网公司使用最多的Linux系统版本

6. 选择适合自己的Linux系统

• Ubuntu => 桌面系统，不想用盗版，不想花钱购买商业系统软件
• CentOS 或 Red Hat => 服务器端Linux系统，稳定的服务器系统，首选CentOS
• Debian 或 FreeBSD => 系统稳定性、安全性有更高的要求或者是特殊使用偏好的用户
• Fedora => 特别痴迷新技术体验和追求最新的软件版本，但要容忍Fedora潜在的新技术软件的Bug和系统的稳定性的问题
• 麒麟Linux => 更好的中文环境支持

7. 选择CentOS的版本

下面是CentOS的主流版本在国内互联网企业的使用现状说明：

• CentOS5系列：占25%左右，主流版本有CentOS 5.5，CentOS 5.8，CentOS 5.10，CentOS 5.11，不推荐新手学习
• CentOS6系列：占45%左右，主流版本有CentOS 6.2，CentOS 6.4，CentOS 6.6，**CentOS 6.7**，推荐新手学习
• CentOS7系列：刚刚发布不就，目前极少企业正式使用，不建议先去玩它。

8. 搭建学习Linux运维环境

8.1 虚拟机软件介绍

虚拟机Virtual Machine软件就是一套特殊的软件，它可以作为操作系统独立运行，也可以运行于操作系统之上。

若是运行于系统之上的虚拟机软件，在一台电脑上安装虚拟机软件之后，就可以模拟出来若干台相对独立的虚拟PC设备，并且可以在每台虚拟的PC设备上安装运行操作系统，运行网络服务，和真实的计算机设备几乎无任何使用差别。

使用时，需要先在电脑上安装好虚拟机软件，如：VMware Workstation，然后通过安装的虚拟机软件创建一个或多个虚拟机系统，最后在这些虚拟的电脑设备上安装操作系统并进行启动配置。
最终，实现在一台电脑上“同时”运行多个虚拟机设备系统。

另外，还可以将这些虚拟的系统连成局域网，用来部署网站集群架构等更深层次的运维技术，这样的虚拟环境，在后文会涉及。

Windows系统，推荐使用VMware Workstation；
MacOS系统，可以选择Virtual PC；
Ubuntu系统，可以选择Xen、KVM、VMware（linux版本）