LINUX認識論文

1、一、Linux 簡介 Linux是一類Unix計算機操作系統(tǒng)的統(tǒng)稱。Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核的名 字也是“ Linux ”。Linux操作系統(tǒng)也是自由軟件和開放源代碼發(fā)展中最著名 的例子。嚴格來講，Linux這個詞本身只表示 Linux內(nèi)核，但在實際上人們 已經(jīng)習(xí)慣了用Linux來形容整個基于 Linux內(nèi)核，并且使用GNU工程各種工 具和數(shù)據(jù)庫的操作系統(tǒng)。 簡單地說，Linux是一套免費使用和自由傳播的類Unix操作系統(tǒng)，它主 要用于基于X86系列CPU的計算機上。這個系統(tǒng)是由世界各地的成千上萬的 程序員設(shè)計和實現(xiàn)的。其目的是建立不受任何商品化軟件的版權(quán)制約的、全 世界人人都能自由使用的Un

2、ix兼容產(chǎn)品。 Linux創(chuàng)始人 Lin us Torvalds 林納斯？本納第克特？托瓦茲(Linus Be nedict Torvalds ) 出生于芬蘭赫爾辛基市。父親尼爾斯 ？托瓦茲(Nils Torvalds )是一名活躍 的共產(chǎn)主義者及電臺記者。托瓦茲家族屬于在芬蘭占6%勺少數(shù)民族芬蘭瑞典 人。他畢業(yè)于赫爾辛基大學(xué)計算機科學(xué)系，1997年至2003年在美國加州硅 谷任職于全美達公司(Tran smeta Corporatio n)參與該公司芯片的code morph技術(shù)研發(fā)。后受聘于開源碼發(fā)展實驗室(OSDL : Open Source Development Labs, Inc

3、)，全力開發(fā) Linux內(nèi)核。現(xiàn)任職于 Linux基金會 Linux的起源 1991年Linus Torvalds為完成自己操作系統(tǒng)課程的作業(yè)。開始基于Mi nix 一種免費小型 UNIX系統(tǒng)，編寫一些程序。最初該程序只有一萬多行，可是 在程序完成時。使他意想不到的是這些程序已經(jīng)足夠?qū)崿F(xiàn)一個操作系統(tǒng)的基 本功能。 早期UNIX的主要特色是結(jié)構(gòu)簡煉、便于移植和功能相對強大，經(jīng)過多來 年的發(fā)展和進化，形成了一些極為重要并穩(wěn)定的特色，其中主要包括： 1. 技術(shù)成熟，可靠性高 經(jīng)過30來年開放式道路的發(fā)展，UNIX的一些基本技術(shù)已變得十分成熟， 有的已成為各類操作系統(tǒng)的常用技術(shù)。實踐表明，UNIX是能

4、達到大型主機 (main frame )可靠性要求的少數(shù)操作系統(tǒng)之一。目前許多UNIX大型主機和 服務(wù)器在國外的大型企業(yè)中每天24小時，每年365天不間斷地運行。例如， 不少大企業(yè)或政府部門，即所謂肩負關(guān)鍵使命的場合/部門將其整個企業(yè)/部 門信息系統(tǒng)建立并運行在以UNIX為主服務(wù)器的Client/Server結(jié)構(gòu)上。但 到目前為止，世界上還沒有一家大型企業(yè)將其重要的信息系統(tǒng)完全建立在NT 上。 2. 極強的可伸縮性 UNIX系統(tǒng)是世界上唯一能在筆記本電腦、PC工作站，直至巨型機上運 行的操作系統(tǒng)，而且能在所有主要CPU芯片搭建的體系結(jié)構(gòu)上運行(包括 Intel/AMD 及 HP-PA MIPS

5、 PowerPC UltraSPARC、ALPHA等 RISC芯片)。 至今為止，世界上沒有第二個操作系統(tǒng)能達到這一點。此外，由于UNIX系 統(tǒng)能很好地支持 SMP MPP和Cluster等技術(shù)，使其可伸縮性又有了很大的 增強。目前，商品化UNIX系統(tǒng)能支持的SMP CPU數(shù)已達到幾百甚至更多個， MPP系統(tǒng)中的節(jié)點甚至已超過1024個UNIX支持的異種平臺 Cluster技術(shù)也 已投入使用。UNIX的伸縮性遠遠超過了 NT操作系統(tǒng)目前所能達到的水平 3. 網(wǎng)絡(luò)功能強 網(wǎng)絡(luò)功能是UNIX系統(tǒng)的一又一重要特色，作為In ternet 網(wǎng)技術(shù)和異種 機連接重要手段的 TCP/IP協(xié)議就是在UNIX

6、上開發(fā)和發(fā)展起來的。TCP/IP是 所有UNIX系統(tǒng)不可分割的組成部分。因此，UNIX服務(wù)器在In ternet服務(wù)器 中占80%以上，占絕對優(yōu)勢。此外，UNIX還支持所有常用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議， 包括NFS DCE IPX/SPX、SLIP、PPP等，使得 UNIX系統(tǒng)能方便地與已有的 主機系統(tǒng)，以及各種廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)相連接，這也是UNIX具有出色的互操 作性的根本原因。 4. 強大的數(shù)據(jù)庫支持能力 由于UNIX具有強大的支持數(shù)據(jù)庫的能力和良好的開發(fā)環(huán)境，因此多年來， 所有主要數(shù)據(jù)庫廠商，包括Oracle、Informix、Sybase、Progress 等，都 把UNIX作為主要的數(shù)據(jù)庫開發(fā)和

7、運行平臺，并創(chuàng)造出一個又一個性價比的 新記錄。UNIX服務(wù)器正在成為大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心替代大型主機的主要平臺。 5. 開發(fā)功能強 UNIX系統(tǒng)從一開始就為軟件開發(fā)人員提供了豐富的開發(fā)工具。成為工程 工作站的首選和主要的操作系統(tǒng)和開發(fā)環(huán)境?？梢哉f，工程工作站的出現(xiàn)和 成長與UNIX是分不開的。至今為止，UNIX工作站仍是軟件開發(fā)廠商和工程 研究設(shè)計部門的主要工作平臺。有重大意義的軟件新技術(shù)的出現(xiàn)幾乎都在 UNIX上，女口 TCP/IP、WWWOODBM等。 6. 開放性好 開放性是UNIX最重要的本質(zhì)特性。開放系統(tǒng)概念的形成與UNIX是密不 可分的。UNIX是開放系統(tǒng)的先驅(qū)和代表。由于開放系統(tǒng)深入

8、人心，幾乎所廠 商都宣稱自己的產(chǎn)品是開放系統(tǒng)，確實每一種系統(tǒng)都能滿足某種開放的特 性，如可移植性、可兼容性、可伸縮性、互操作性等。但所有這些系統(tǒng)與開 放系統(tǒng)的本質(zhì)特征一不受某些廠商的壟斷和控制相去甚遠，只有UNIX完全 符合這一條件。 7. 標準化 過去，Unix界被分析家和用戶批判，因為沒有為所有 Unix操作系統(tǒng)提供 統(tǒng)一的標準。其實，到目前為止，國際標準化組織（ISO）、工業(yè)團體恰恰是 以UNIX基礎(chǔ)制訂了一系列標準化，如ISO/IEC的POSIX標準、IEEE POSIX 標準、X/Open組織的XPG3/4工業(yè)標準以及后來的 Spec 1170（因為它包含了 1170個應(yīng)用編程接口，

9、后來改名為UNIX 95）標準。不少人對標準及標準化 將變成象任何單一 組織的作用及職權(quán)產(chǎn)生了誤解。事實上，當標準化組織企圖駕馭互相競爭的 力量，和企圖為用戶規(guī)定他們的要求時是注定要失敗的。比方說，標準只能 用于給出道路的規(guī)則，而不應(yīng)用于制造汽車。如果廠家被強迫完全遵從單一 的標準，而不允許他們產(chǎn)品有特色，則用戶將受害，Unix 廠家的產(chǎn)品一樣，沒有任何特色。 Linux是從一個 Windows等都是 Linux與其他操作系統(tǒng)的區(qū)別 *從發(fā)展背景來看 Linux與其他操作系統(tǒng)的區(qū)別是： 比較成熟的操作系統(tǒng)發(fā)展而來的，而其他的操作系統(tǒng)。比如 自成體系，無對應(yīng)相依托的操作系統(tǒng)。 *從使用費用上來看

10、 Linux與其他操作系統(tǒng)最大的區(qū)別是，該系統(tǒng)開 等疋 Win dow 放的、免費的、可以自由傳播的操作系統(tǒng)。其他的操作系統(tǒng)，比如 綸旦封閉的需要付費的，而且費用很貴。 *Linux的核心具有Windows無法比擬的穩(wěn)定性和高效率。在不使用 X-Window的情況下占用系統(tǒng)資源較少可以使一臺Intel 486搖身一變稱為 高效工作站。 *Linux是一個真正的多用戶、多任務(wù)的操作系統(tǒng)具有良好的兼容 性、強大的可移植性、高度穩(wěn)定性、漂亮的用戶界面.有世界公認的較好的語 言編輯器和更高效率的開發(fā)環(huán)境。 Linux組成 Linux可分為：內(nèi)核、Shell、X Window和應(yīng)用程序四大組成部分，其

11、中內(nèi)核是所有組成部分中最為基礎(chǔ)、最為重要的部分。 二、shell 編程 shell是一種命令解釋程序(命令解釋器)，shell解釋用戶輸入的命令行， 提交系統(tǒng)內(nèi)核處理，并將結(jié)果返回給用戶。與Linux命令一樣都是實用程序， 但兩者又有區(qū)別。一旦用戶注冊到系統(tǒng)后，shell就被系統(tǒng)裝入內(nèi)存，并一 直運行到用戶退出系統(tǒng)之止；而一般命令僅當被調(diào)用時，才由系統(tǒng)裝入內(nèi)存 執(zhí)行。 shell本身也是一種可編程的程序設(shè)計語言。用shell寫的程序(shell 腳本)相當于dos/windows下的批處理文件，它可以簡單到只有一條命令， 也可以復(fù)雜到包括大量循環(huán)、條件語句、數(shù)學(xué)運算、控制結(jié)構(gòu)，也可以是介 于兩

12、者之間的程序。 是解釋性的，多數(shù)高級語言是編譯性的; 語言與高級語言處理的對象不同； 與系統(tǒng)有密切的關(guān)系； 易編寫、調(diào)試、靈活性較強，但速度低; 作為命令級語言，命令組合功能很強。 shell允許通過編程來完成復(fù)雜的功能處理，但作為語言與高級語言 相比較具有不同的特點： (1) shell shell (3) shell shell (5) shell shell有兩種主要語法類型：Bourne shell 和C shell ，彼此不兼容。 Bourne shell 家族：sh ksh bash psh zsh ； C shell 家族： csh tcsh。 其中bash和zsh在不同程度上支

13、持 csh的語法。 這里，再著重介紹一下bash的特點： (1) 自動補全功能 假設(shè)要輸入的命令很長，或者命令后面要給的文件名很長。這個時候只 要按一個Tab鍵，bash就會在可能的命令或文件名里面找尋匹配的命令，找 到的話就會自動幫你補齊。 (2) 命令行編輯程序 bash的命令行編輯是在提示符下，可對未執(zhí)行的命令字符任意地修改。 (3) 命令歷史(command history) 所謂的命令歷史就是把曾經(jīng)輸入過的命令記錄起來，方便日后的查詢與 使用。只要按向上鍵就可以調(diào)出前一個命令，再按一次向上鍵就可以調(diào)出更 前一個命令，依此類推，用向下鍵可以回到下個命令，所以用上、下鍵就可 以選擇以前輸

14、入過的命令。 Shell程序的特點及用途 shell程序可以認為是將shell命令按照控制結(jié)構(gòu)組織到一個文本文件 中，批量的交給shell去執(zhí)行 不同的shell解釋器使用不同的shell命令語法 shell程序解釋執(zhí)行，不生成可以執(zhí)行的二進制文件 可以幫助用戶完成特定的任務(wù)，提高使用、維護系統(tǒng)的效率 了解shell程序可以更好的配置和使用linux 三、文件與目錄 1. 文件與目錄的基本概念 文件 每種操作系統(tǒng)都有自己獨特的文件系統(tǒng)，如MS-DO文件系統(tǒng)、UNIX文件系 統(tǒng)等。文件系統(tǒng)包括了文件的組織結(jié)構(gòu)、處理文件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作文件的方法 等。LinUX自行設(shè)計開發(fā)的的文件系統(tǒng)稱為 EXT

15、2 Linux還支持多種其它操作系 統(tǒng)的文件系統(tǒng)，例女口 minix、ext2、hpfs、msdos umsdos iso、nfs、sysv 等 達二十幾種 文件的類型 普通文件：文本文件，它由ASCII字符構(gòu)成；數(shù)據(jù)文件，它由來自應(yīng)用程序 的數(shù)字型和文本型數(shù)據(jù)構(gòu)成；可執(zhí)行的二進制程序，它由機器指令和數(shù)據(jù)構(gòu)成。 目錄文件：兩個特殊的目錄項” 代表目錄本身，” ”表示父目錄。 設(shè)備文件：如光驅(qū)：/dev/cdrom 管道文件 鏈接文件 2、目錄 目錄是特殊文件，用來創(chuàng)建和存放對于文件系統(tǒng)中的文件的訪問路徑。 是由成對的“ I節(jié)點號/文件名”構(gòu)成的列表 I節(jié)點號是檢索I節(jié)點表的下標，I節(jié)點中存放有

16、文件的狀態(tài)信息。 文件名是給一個文件分配的文本形式的字符串，用來標識該文件。 “點”（.）表示目錄本身；“點點”（.）表示該目錄的父目錄 Linux線程與進程 _進程概念：進程是表示資源分配的基本單位，又是調(diào)度運行的基本單位。例 如，用戶運行自己的程序，系統(tǒng)就創(chuàng)建一個進程，并為它分配資源，包括各種表 格、內(nèi)存空間、磁盤空間、I /0設(shè)備等。然后，把該進程放人進程的就緒隊列。 進程調(diào)度程序選中它，為它分配CPU以及其它有關(guān)資源，該進程才真正運行。所 以，進程是系統(tǒng)中的并發(fā)執(zhí)行的單位。在 MaG WindowsNT等采用微內(nèi)核結(jié)構(gòu)的 操作系統(tǒng)中，進程的功能發(fā)生了變化：它只是資源分配的單位，而不再是

17、調(diào)度運 行的單位。在微內(nèi)核系統(tǒng)中，真正調(diào)度運行的基本單位是線程。因此，實現(xiàn)并發(fā) 功能的單位是線程 線程概念：線程是進程中執(zhí)行運算的最小單位，亦即執(zhí)行處理機調(diào)度的基本 單位。如果把進程理解為在邏輯上操作系統(tǒng)所完成的任務(wù)，那么線程表示完成該 任務(wù)的許多可能的子任務(wù)之一。例如，假設(shè)用戶啟動了一個窗口中的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用 程序，操作系統(tǒng)就將對數(shù)據(jù)庫的調(diào)用表示為一個進程。假設(shè)用戶要從數(shù)據(jù)庫中產(chǎn) 生一份工資單報表，并傳到一個文件中，這是一個子任務(wù)；在產(chǎn)生工資單報表的 過程中，用戶又可以輸人數(shù)據(jù)庫查詢請求，這又是一個子任務(wù)。這樣，操作系統(tǒng) 則把每一個請求一一工資單報表和新輸人的數(shù)據(jù)查詢表示為數(shù)據(jù)庫進程中的獨 立的

18、線程。線程可以在處理器上獨立調(diào)度執(zhí)行， 這樣，在多處理器環(huán)境下就允許 幾個線程各自在單獨處理器上進行。 _進程和線程的關(guān)系： （1）一個線程只能屬于一個進程，而一個進程可以有多個線程，但至少有一個 線程。 （2）資源分配給進程，同一進程的所有線程共享該進程的所有資源。 （3） 處理機分給線程，即真正在處理機上運行的是線程。I （4）線程在執(zhí)行過程中，需要協(xié)作同步。不同進程的線程間要利用消息通信的 辦法實現(xiàn)同步。 四、市場趨勢以及前景 在產(chǎn)業(yè)格局上將出現(xiàn) Unix、Windows與Linux 三足鼎立之勢。一些專家 指出，微軟僅僅是在桌面部分占有壟斷地位。在服務(wù)器部分，Linux與Unix 和W

19、indows NT三分天下的局面已經(jīng)開始形成。Linux服務(wù)器操作系統(tǒng)已經(jīng)非 常成熟，完全可以替代Unix和NT。而在嵌入式部分，Linux現(xiàn)在已經(jīng)走在 了前面，在過去幾年中，以每年100%-200%勺市場成長速度遙遙領(lǐng)先于對手。 在用戶結(jié)構(gòu)上企業(yè)用戶將成為Linux市場的生力軍，占據(jù)著大部分使用份額。 Linux的安全性是很多企業(yè)選擇其作為服務(wù)器操作系統(tǒng)的主要因素。Li nux 在企業(yè)級的應(yīng)用將是 Linux的主要發(fā)展方向。而各個 Linux廠商都認識到了 這一發(fā)展趨勢，所以在企業(yè)級應(yīng)用的領(lǐng)域各個廠商都有自己豐富的產(chǎn)品。 LSB的標準已經(jīng)形成，Linux在開放的基礎(chǔ)上向標準邁進一步，這使得 Linux避免遭遇像Unix那樣的分裂命運。LSB將幫助操作系統(tǒng)廠商明確他們 的產(chǎn)品開發(fā)要求、幫助軟件廠商開發(fā)基于同一標準的操作系統(tǒng)的應(yīng)用軟件， 使他們的產(chǎn)品有最廣闊的市場以便取得成功，而Linux用