Linux 架构

让我们先从 Linux 操作系统的基础知识开始。

Linux 操作系统

操作系统可以被描述为计算机硬件和任何计算机用户之间的接口。它是一组软件，用于处理计算机硬件的资源并为计算机程序提供基本服务。

操作系统是计算机系统中系统软件的重要组成部分。操作系统的主要目的是提供一个平台，用户可以在该平台上方便或高效地运行任何程序。

另一方面，Linux OS 是 UNIX OS 的著名版本之一。它被开发出来为多个个人计算机系统用户提供低成本或免费的 OS。值得注意的是，它是一个完整的 OS，包括 **X Window System、Emacs 编辑器、IP/TCP、GUI**（图形用户界面）等。

Linux 操作系统历史

1991 年，Linux 的历史始于芬兰学生 **Linus Torvalds** 开始的一个项目，旨在创建一个新的免费 **OS 内核**。从那时起，Linux 内核一直在持续开发中。

• Linux 于 1991 年由芬兰学生 Linus Torvalds 提出。
• HP-UX（**惠普**）8.0 版本发布。
• 1992 年发布了惠普 9.0 版本。
• 1993 年发布了 FreeBSD 1.0 版本和 **NetBSD** 8 版本。
• 1994 年推出了 Red Hat Linux。Caldera 由 Ransom love 和 Bryan Sparks 发现，并发布了 NetBSD 1.0 版本。
• 1995 年发布了 HP-UX 10.0 版本和 FreeBSD 2.0 版本。
• 1996 年，**Matthias Ettrich** 创立了 K Desktop Environment。
• 1997 年发布了 HP-UX 11.0 版本。
• 1998 年，发布了 IRIX 6.5 版本（第五代 SGI UNIX）、Free BSD 3.0 版本和 Sun Solaris 7 OS。
• 2000 年，**Caldera System** 与专业服务部门和 SCO 服务器软件部门达成协议。
• **Linus Torvalds** 于 2001 年发布了 Linux 版本 2.4 的源代码。
• 2001 年，**微软**提起了针对 Lindows.com 的商标诉讼。
• 2004 年，Lindows 更名为 Linspire。
• 2004 年发布了 **Ubuntu** 的第一个版本。
• 2005 年，openSUSE 项目启动了一个来自 **Novell** 社区的免费发行版。
• 2006 年，**Oracle** 发布了其 Red Hat 发行版。
• 2007 年，**戴尔**开始预装 Ubuntu 操作系统的笔记本电脑。
• 2011 年发布了 Linux 内核 3.0 版本。
• 根据 2013 年出口手机的数量，谷歌基于 Linux 的 Android 占据了智能手机市场份额的 75%。
• 2014 年，Ubuntu 拥有超过 2000 万用户。

Linux 系统架构

Linux 操作系统的架构主要包含几个组件：**内核、系统库、硬件层、系统**和**Shell 工具**。

1. 内核： 内核是操作系统的一个核心部分。它负责 Linux OS 的所有主要操作。该操作系统包含不同类型的模块，并直接与底层硬件协作。内核提供了必要的抽象，可以隐藏底层硬件的细节或向系统暴露应用程序。以下是一些重要的内核类型：

• 单体内核
• 微内核
• 宏内核
• 混合内核

2. 系统库： 这些库可以指定为一些特殊函数。它们用于实现操作系统的功能，并且不需要内核模块的代码访问权限。

3. 系统实用程序： 负责执行专门的、独立的活动。

4. 硬件层： Linux 操作系统包含一个硬件层，该层由多种外围设备组成，如 CPU、HDD 和 RAM。

5. Shell： 它是内核和用户之间的接口。它可以提供内核的服务。它可以接收用户的命令并执行内核的功能。Shell 在不同类型的操作系统中都有。这些操作系统分为两种不同的类型，即**图形 Shell** 和**命令行 Shell**。

图形界面 Shell 提供图形用户界面，而命令行 Shell 提供命令行界面。因此，这两种 Shell 都实现了操作。然而，与命令行界面 Shell 相比，图形用户界面 Shell 的运行速度较慢。

这些 Shell 有几种类型，分类如下：

• Korn Shell
• Bourne Shell
• C Shell
• POSIX Shell

Linux 操作系统特性

Linux OS 的一些主要特性如下：

• 可移植性： Linux OS 可以在不同类型的硬件上运行，Linux 内核支持安装任何类型的硬件环境。
• 开源： Linux 操作系统的源代码是免费提供的，为了增强 Linux OS 的能力，多个团队正在协作。
• 多道程序设计： Linux OS 可以被定义为一个多道程序系统。这意味着可以同时执行多个应用程序。
• 多用户： Linux OS 也可以被定义为一个多用户系统。这意味着多个用户可以同时使用系统资源，例如**应用程序、内存**或**RAM**。
• 分层文件系统： Linux OS 提供了一个典型的文件结构，其中用户文件或系统文件被组织起来。
• 安全性： Linux OS 通过各种身份验证功能（如对特定文件的受控访问、密码保护或数据加密）来提供用户安全系统。
• Shell： Linux 操作系统提供了一个独特的解释器程序。这种类型的程序可用于执行操作系统命令。它可以用于执行各种类型的任务，例如调用应用程序等。

Linux 的缺点

• 硬件驱动程序： 大多数 Linux 用户在使用 Linux 时会遇到问题。许多硬件公司更倾向于为 Mac 或 Windows 构建驱动程序，因为它们比 Linux 用户多。Linux 的外围硬件驱动程序比 Windows 少。
• 软件替代品： 以 Photoshop 为例，它是著名的图形编辑工具。Photoshop 在 Windows 上可用；然而，它在 Linux 上不可用。此外，还有一些其他的照片编辑工具，但 Photoshop 工具比其他工具功能更强大。另一个例子是 MS Office，它不适用于 Linux 用户。
• 学习曲线： Linux 不是一个非常用户友好的操作系统。因此，它可能会让许多初学者感到困惑。对许多初学者来说，开始使用 Windows 是高效且容易的；然而，理解 Linux 的工作原理很复杂。
  我们需要理解命令行界面，寻找新软件也有些复杂。当我们在 OS 中遇到任何问题时，搜索解决方案非常麻烦。此外，与 Linux 相比，Mac 和 Windows 的专家更多。
• 游戏： 许多游戏是为 Windows 开发的，但不幸的是不是为 Linux 开发的。因为 Windows 平台使用广泛。因此，游戏开发者对 Windows 更感兴趣。

Linux 操作系统应用

Linux 现在是一个价值数十亿美元的公司。由于成本低、时间少、许可费便宜且价格实惠，全球有数千个政府和公司在使用 Linux 操作系统。Linux 可用于多种类型的电子设备。这些电子设备在全球范围内都很容易获得。以下是一些著名的基于 Linux 的电子设备：

• Yamaha Motive Keyboard
• Volvo 车载导航系统
• TiVo 数字视频录像机
• Sony Reader
• Sony Bravia 电视
• 每人一台电脑 XO2
• Motorola MotoRokr EM35 手机
• 联想 IdeaPad S9
• HP Mini 1000
• Google Android Dev Phone 1
• Garmin Nuvi 860、880 和 5000
• 戴尔 Inspiron Mini 9 和 12

Linux 发行版

它是一个由 Linux 内核的软件集合组成的 OS，或者我们可以说发行版包含 Linux 内核。它支持软件和库。我们可以通过下载任何 Linux 发行版来获得基于 Linux 的 OS。这些类型的发行版适用于不同类型的设备，例如**个人电脑、嵌入式设备**等。目前存在超过 600 种 Linux 发行版，以下是一些著名的 Linux 发行版：

• Deepin
• OpenSUSE
• Fedora
• Solus
• Debian
• Ubuntu
• Elementary
• Linux Mint
• Manjaro
• MX Linux

Ubuntu 和 Linux 有区别吗？

是的。

Windows 和 Linux 的主要区别在于，Windows 是一个开源且免费的 OS，其 Linux 发行版基于 Debian，而 Linux 是一个基于 Linux 内核运行的大型开源 OS 集合。

此外，Ubuntu 是 Linux 的一个发行版，而 Linux 是核心系统。Ubuntu 由 Canonical Ltd. 集成并于 2004 年发布，Linux 由 Linus Torvalds 集成并于 1991 年发布。

用户模式与内核模式

内核组件的代码在一种称为**内核模式**的特殊特权模式下运行，拥有对所有计算机资源的完全访问权限。这些代码表示一个单独的进程，在一个单独的地址空间中运行，并且不需要上下文切换。因此，它非常快速且高效。

内核执行所有进程，并为进程提供各种系统服务。此外，它为进程提供对硬件的安全访问。

不需要在内核模式下执行的支持代码位于系统库中。用户程序和其他类型的系统程序是在用户模式下实现的。

它不包含对内核模式和系统硬件的访问。用户实用程序/程序使用系统库来访问内核函数以获取系统的低级任务。