Linux網(wǎng)絡(luò)編程（第二版）：第1章 Linux操作系統(tǒng)概述

第1章Linux操作系統(tǒng)概述1.1Linux發(fā)展歷史1.2Linux的發(fā)展要素1.3Linux與UNIX的異同1.4操作系統(tǒng)類型選擇和內(nèi)核版本的選擇1.5Linux的系統(tǒng)架構(gòu)1.6GNU通用公共許可證1.1Linux發(fā)展歷史1.1.1Linux的誕生和發(fā)展1.1.2Linux名稱的由來(lái)1.1.1Linux的誕生和發(fā)展Linux的誕生和發(fā)展與個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷程是緊密相關(guān)的，特別是隨著Intel的i386個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展而逐步成熟。IBM公司在1981年推出了個(gè)人計(jì)算機(jī)IBMPC，從而造成個(gè)人計(jì)算機(jī)的發(fā)展和普及。與個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)應(yīng)，在大型機(jī)上的主流操作系統(tǒng)是UNIX，而UNIX操作系統(tǒng)對(duì)操作系統(tǒng)的發(fā)展有諸多障礙：UNIX的經(jīng)銷商為了尋求高利率，將價(jià)格抬得很高，個(gè)人計(jì)算機(jī)的用戶就根本不能靠近它，不利于操作系統(tǒng)的普及。UNIX操作系統(tǒng)的源代碼具有版權(quán)，雖然貝爾實(shí)驗(yàn)室許可可以在大學(xué)的教學(xué)中使用UNIX源代碼，但是因?yàn)榘鏅?quán)問(wèn)題源代碼一直不能公開。對(duì)于廣大的PC用戶，軟件行業(yè)的供應(yīng)商一直沒(méi)有一個(gè)很好的辦法來(lái)解決UNIX操作系統(tǒng)普及性問(wèn)題的方法。1.1.2Linux名稱的由來(lái)Linux操作系統(tǒng)的名稱最初并沒(méi)有被稱做Linux。Linus給他的操作系統(tǒng)取的名字是Freax，這個(gè)單詞的含義是怪誕的、怪物、異想天開的意思。當(dāng)Torvalds將他的操作系統(tǒng)上傳到服務(wù)器ftp.funet.fi上的時(shí)候，這個(gè)服務(wù)器的管理員AriLemke對(duì)Freax這個(gè)名稱很不贊成，所以將操作系統(tǒng)的名稱改為了Linus的諧音Linux，于是這個(gè)操作系統(tǒng)的名稱就以Linux流傳下來(lái)。1.2Linux的發(fā)展要素1.2.1UNIX操作系統(tǒng)1.2.2Minix操作系統(tǒng)1.2.3POSIX標(biāo)準(zhǔn)1.2.1UNIX操作系統(tǒng)UNIX操作系統(tǒng)于1969年在Bell實(shí)驗(yàn)室誕生，它是美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Ken.Thompson和DennisRitchie在DECPDP-7小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上開發(fā)的一種分時(shí)操作系統(tǒng)。通常情況下，比較大型的系統(tǒng)應(yīng)用，例如銀行、電信部門，一般都采用固定機(jī)型的UNIX解決方案：在電信系統(tǒng)中以SUN（SUN公司已經(jīng)被Oracle公司收購(gòu)）的UNIX系統(tǒng)方案居多，在民航里以HP的系統(tǒng)方案居多，在銀行里以IBM的系統(tǒng)方案居多。Linux是一種UNIX的克隆系統(tǒng)，采用了幾乎一致的系統(tǒng)API接口。特別是網(wǎng)絡(luò)方面，二者接口的應(yīng)用程序幾乎完全一致。1.2.2Minix操作系統(tǒng)Minix操作系統(tǒng)也是UNIX操作系統(tǒng)的一種克隆系統(tǒng)，它由荷蘭Amsterdam的Vrije大學(xué)著名教授AndrewS.Tanenbaum于1987年開發(fā)完成。Minux操作系統(tǒng)目的主要用于學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)原理時(shí)教學(xué)使用。在當(dāng)時(shí)Minix操作系統(tǒng)在大學(xué)中是免費(fèi)使用的，但是其他用途則需要收費(fèi)。目前Minix操作系統(tǒng)已經(jīng)全部是免費(fèi)的，可以從許多FTP上下載，目前Minix3是主流版本。1.2.3POSIX標(biāo)準(zhǔn)POSIX（PortableOperatingSystemInterfaceforComputingSystems）是由IEEE和ISO/IEC開發(fā)的一套標(biāo)準(zhǔn)。POSIX標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)UNIX操作系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐的總結(jié)，對(duì)操作系統(tǒng)調(diào)用的服務(wù)接口進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化，保證所編制的應(yīng)用程序在源代碼一級(jí)可以在多種操作系統(tǒng)上進(jìn)行移植。1.3Linux與UNIX的異同UNIX操作系統(tǒng)大多數(shù)是與硬件配套的，操作系統(tǒng)與硬件進(jìn)行了綁定；而Linux則可運(yùn)行在多種硬件平臺(tái)上。UNIX操作系統(tǒng)是一種商業(yè)軟件；而Linux操作提供則是一種自由軟件，是免費(fèi)的，并且公開源代碼。UNIX的歷史要比Linux悠久，但是Linux操作系統(tǒng)由于吸取了其他操作系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)，其設(shè)計(jì)思想雖然源于UNIX但是要優(yōu)于UNIX。雖然UNIX和Linux都是操作系統(tǒng)的名稱，但UNIX除了是一種操作系統(tǒng)的名稱外，作為商標(biāo)，它歸SCO所有。Linux的商業(yè)化版本有RedHatLinux、SuSeLinux、slakewareLinux、國(guó)內(nèi)的紅旗Linux等，還有TurboLinux；UNIX主要有Oracle的Solaris、IBM的AIX，HP的HP-UX，以及基于x86平臺(tái)的SCOUNIX/UNIXware。Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核是免費(fèi)的；而UNIX的內(nèi)核并不公開。在對(duì)硬件的要求上，Linux操作系統(tǒng)要比UNIX要求低，并且沒(méi)有UNIX對(duì)硬件要求的那么苛刻；在對(duì)系統(tǒng)的安裝難易度上，Linux比UNIX容易得多；在使用上，Linux相對(duì)沒(méi)有UNIX那么復(fù)雜。1.4操作系統(tǒng)類型選擇和內(nèi)核版本的選擇1.4.1常見(jiàn)的不同公司發(fā)行的Linux異同1.4.2內(nèi)核版本的選擇1.4.1常見(jiàn)的不同公司發(fā)行的Linux異同版本名稱網(wǎng)

址特

點(diǎn)軟件包管理器DebianLinux

aptFedoraCore

up2date（rpm)，yum（rpm）CentOS

rpmSUSELinux

YaST（rpm），第三方apt（rpm）軟件庫(kù)（repository）Mandriva

rpmKNOPPIX

aptGentooLinux

portageUbuntu

apt1.4.2內(nèi)核版本的選擇內(nèi)核是Linux操作系統(tǒng)的最重要的部分，從最初的0.95版本到目前的3.9.4版本，Linux內(nèi)核開發(fā)經(jīng)過(guò)了20多年的時(shí)間，其架構(gòu)已經(jīng)十分穩(wěn)定。Linux內(nèi)核的編號(hào)采用如下編號(hào)形式：主版本號(hào).次版本號(hào).主補(bǔ)丁號(hào).次補(bǔ)丁號(hào)1.5Linux的系統(tǒng)架構(gòu)1.5.1Linux內(nèi)核的主要模塊1.5.2Linux的文件結(jié)構(gòu)1.5.1Linux內(nèi)核的主要模塊Linux的內(nèi)核主要由5個(gè)子系統(tǒng)組成：進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、虛擬文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口、進(jìn)程間通信。下面依次講解這5個(gè)子系統(tǒng)。1．進(jìn)程調(diào)度SCHED2．內(nèi)存管理MMU3．虛擬文件系統(tǒng)VFS4．網(wǎng)絡(luò)接口5．進(jìn)程間通信1．進(jìn)程調(diào)度SCHED進(jìn)程調(diào)度指的是系統(tǒng)對(duì)進(jìn)程的多種狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換的策略。Linux下的進(jìn)程調(diào)度有3種策略：SCHED_OTHER、SCHED_FIFO和SCHED_RR。2．內(nèi)存管理MMU內(nèi)存管理是多個(gè)進(jìn)程間的內(nèi)存共享策略。在Linux系統(tǒng)中，內(nèi)存管理的主要概念是虛擬內(nèi)存。虛擬內(nèi)存可以讓進(jìn)程擁有比實(shí)際物理內(nèi)存更大的內(nèi)存，可以是實(shí)際內(nèi)存的很多倍。每個(gè)進(jìn)程的虛擬內(nèi)存有不同的地址空間，多個(gè)進(jìn)程的虛擬內(nèi)存不會(huì)沖突。3．虛擬文件系統(tǒng)VFS在Linux下支持多種文件系統(tǒng)，如ext、ext2、minix、umsdos、msdos、vfat、ntfs、proc、smb、ncp、iso9660、sysv、hpfs、affs等。目前Linux下最常用的文件格式是ext2和ext3。4．網(wǎng)絡(luò)接口Linux是在Internet飛速發(fā)展的時(shí)期成長(zhǎng)起來(lái)的，所以Linux支持多種網(wǎng)絡(luò)接口和協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)接口分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和驅(qū)動(dòng)程序，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是一種網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)耐ㄐ艠?biāo)準(zhǔn)，而網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)則是對(duì)硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。Linux支持的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備多種多樣，幾乎目前所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都有驅(qū)動(dòng)程序。5．進(jìn)程間通信Linux操作系統(tǒng)支持多進(jìn)程，進(jìn)程之間需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的交流才能完成控制、協(xié)同工作等功能，Linux的進(jìn)程間通信是從UNIX系統(tǒng)繼承過(guò)來(lái)的。Linux下的進(jìn)程間通信方式主要有管道方式、信號(hào)方式、消息隊(duì)列方式、共享內(nèi)存和套接字等方法。1.5.2Linux的文件結(jié)構(gòu)與Windows下的文件組織結(jié)構(gòu)不同，Linux不使用磁盤分區(qū)符號(hào)來(lái)訪問(wèn)文件系統(tǒng)，而是將整個(gè)文件系統(tǒng)表示成樹狀的結(jié)構(gòu)，Linux系統(tǒng)每增加一個(gè)文件系統(tǒng)都會(huì)將其加入到這個(gè)樹中。1.6GNU通用公共許可證1.6.1GPL許可證的歷史1.6.2GPL的自由理念1.6.3GPL的基本條款1.6.4關(guān)于GPL許可證的爭(zhēng)議1.6.1GPL許可證的歷史GNU通用公共許可證是由RichardStallman為了GNU計(jì)劃而撰寫的，它以GNU的Emacs、GDB、GCC的早期許可證為藍(lán)本。上述的這些許可證都包含了一些GPL中的版權(quán)思想，但是僅僅針對(duì)特定的某個(gè)程序。RichardStallman的目標(biāo)是創(chuàng)造出一種通用的軟件許可證制度，來(lái)為所有的開源軟件代碼計(jì)劃使用。GPL的“版本1”，在1989年1月誕生。GPL“版本2”于1991年6月發(fā)布時(shí)。GPLv3在2007年6月份開始使用。1.6.2GPL的自由理念可以以任何目的運(yùn)行所購(gòu)買的程序；在得到程序代碼的前提下，可以以學(xué)習(xí)為目的，對(duì)源程序進(jìn)行修改；可以對(duì)復(fù)制件進(jìn)行再發(fā)行；對(duì)所購(gòu)買的程序進(jìn)行改進(jìn)，并進(jìn)行公開發(fā)布