Skip to main content

第十一章：Linux操作系统简介

11.1 Linux的发展历史与架构​

11.1.1 Linux的发展历史​

Linux是一种类Unix操作系统，由芬兰人Linus Torvalds于1991年首次发布。它最初作为一个个人项目开发，旨在创建一个免费的操作系统内核。Linus发布了Linux内核的源代码，并在全球范围内得到了开源社区的支持和贡献，迅速发展成为一个稳定、可靠、强大的操作系统。

Linux的起源可以追溯到UNIX操作系统，后者是由AT&T贝尔实验室在1970年代末期开发的。Linux受到了Unix设计理念的影响，并继承了许多Unix的特性，如多任务、用户权限管理和文件系统结构。

自发布以来，Linux经历了多个版本的更新，逐渐成为全球最受欢迎的开源操作系统之一。如今，Linux已经在服务器、嵌入式系统、超级计算机、移动设备（如Android）等多个领域得到广泛应用。

11.1.2 Linux的架构​

Linux操作系统的架构通常被分为以下几个层次：

  1. 硬件层：包括计算机的所有硬件设备，如CPU、内存、硬盘等。
  2. 内核层：Linux内核是操作系统的核心，负责与硬件交互、管理系统资源、提供系统调用接口等。内核负责任务调度、进程管理、内存管理、文件系统等关键功能。
  3. 系统库层：包括系统调用接口、库函数（如C库），为用户程序提供必要的系统服务。
  4. 用户空间：这是用户运行应用程序的环境，包含了用户执行的程序、Shell、桌面环境等。用户程序通过系统调用与内核进行交互。

11.2 Linux系统中的文件管理与进程管理​

11.2.1 Linux的文件管理​

Linux的文件管理系统是基于UNIX的文件系统，采用了树状目录结构。所有文件和设备在Linux中都被视为文件，根目录 / 是所有文件的起点。Linux的文件管理特点包括：

  • 文件类型：包括常规文件、目录文件、符号链接文件和设备文件等。
  • 文件权限：每个文件和目录都拥有三个权限（读、写、执行）和三个权限用户（文件所有者、同组用户、其他用户）。
  • 挂载机制：Linux不需要像Windows那样分配驱动器字母，而是将所有磁盘、设备、分区等挂载到一个统一的文件系统中。使用mount命令挂载设备，使用umount命令卸载设备。
  • 文件系统：常见的Linux文件系统包括ext4、Btrfs、XFS等。

11.2.2 Linux的进程管理​

Linux是一种多任务操作系统，支持并发执行多个进程。Linux中的进程管理主要包括以下几个方面：

  • 进程控制块（PCB）：Linux使用进程控制块（PCB）来管理进程。每个进程在内核中都有一个对应的PCB，存储进程的状态、优先级、内存分配等信息。
  • 进程调度：Linux内核采用调度算法来决定哪个进程在何时运行。常用的调度算法包括基于优先级的调度、轮询调度等。
  • 进程状态：进程有不同的状态，如运行状态、就绪状态、阻塞状态等。进程的状态随时可能变化，内核负责管理这些状态并进行调度。
  • 进程间通信（IPC）：Linux提供多种进程间通信机制，如管道（pipe）、信号量（semaphore）、消息队列（message queue）等。

11.3 Shell脚本和系统管理​

11.3.1 Shell脚本​

Shell是Linux的命令行接口（CLI），为用户提供了与操作系统交互的方式。用户可以通过Shell输入命令，执行各种系统操作。Shell脚本是一组Shell命令的集合，用于自动化执行常见任务。

Shell脚本的特点包括：

  • 可执行性：Shell脚本是可以直接在Shell中执行的程序，只需将脚本文件标记为可执行文件（使用chmod +x命令）。
  • 控制结构：Shell脚本支持条件语句（if-else）、循环（for、while）、函数等控制结构，便于编写复杂的自动化任务。
  • 变量与参数：Shell脚本支持变量的定义和命令行参数的传递。通过使用$符号，可以引用变量或传递的参数。

11.3.2 系统管理​

Linux系统管理是指对Linux系统进行配置、维护和优化的过程。系统管理员负责安装、配置、升级、备份和恢复系统，以及管理用户和权限。常见的系统管理任务包括：

  • 用户管理：使用useradd、usermod、userdel等命令来添加、修改和删除用户；使用passwd命令修改用户密码。
  • 磁盘管理：使用fdisk、mkfs等工具进行磁盘分区、格式化和挂载；使用df、du等命令查看磁盘使用情况。
  • 服务管理：Linux使用systemd或init来管理系统服务。通过systemctl命令启动、停止、重启和查看服务状态。
  • 日志管理：Linux系统生成各种日志文件，系统管理员通过查看这些日志来诊断和解决系统问题。常用的日志文件包括/var/log/messages、/var/log/syslog等。

总结​

Linux操作系统是一个功能强大、稳定、开源的操作系统，广泛应用于服务器、桌面、嵌入式系统等多个领域。通过了解Linux的历史、架构、文件管理、进程管理以及Shell脚本和系统管理，用户可以更好地使用和维护Linux系统。掌握这些基础知识对系统管理员和开发人员而言至关重要。