【Linux操作系统】计算机操作系统——Linux
【Linux操作系统】计算机操作系统——Linux
今天我们开始学习Python中的进阶课程,相信大家学习完Python基础以后,都对python多多少少有一些了解了,所以今天我们就往更深的去学习python!
在学习Python以前,我们需要先对一些基本常识进行了解,不然以后学习的时候会比较吃力!
什么是操作系统Operation System(OS)?
- 直接运行在计算机上的系统软件，它是控制硬件和支持软件运行的计算机程序
- 操作系统是应用软件的一个最基本的平台，也可以理解为操作系统是应用软件和硬件之间的一个桥梁
常见的操作系统
- windows
- mac OS
- Linux
- iOS
- Android
- Win Phone
- windows Server
操作系统的应用领域
- 桌面操作系统(windows系列、mac OS、Linux)
- 服务器操作系统(windows server(付费、占有率低)、Linux(安全、稳定、免费))
- 嵌入式操作系统(Linux)
- 移动号设备操作系统(iOS/Android(Java+Linux))
操作系统的作用
- 是现代计算机系统中最基本和最重要的系统软件
- 是配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩展
- 主要作用是管理好硬件设备，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，以便于使用
- 其他的编译程序、数据库管理系统以及大量的应用软件都直接依赖于操作系统的支持
注意:
- 没有安装操作系统的计算机称为裸机
- 如果想要在裸机上运行自己所编写的程序，就必须需要用机器语言书写程序
- 如果计算机上安装了操作系统，就可以在操作系统上安装支持的高级语言环境，使用高级语言开发程序
什么是虚拟机?
- 虚拟机就是模仿一个真实的计算机，好比是一个虚拟的电脑，这台电脑指的就是一个裸机，任何一台计算机起始装一个系统软件。
- 一般情况下一个系统需要单独的运行空间。在学习中一般面对一个新的操作系统可以通过虚拟机来完成
常用的虚拟机
- VMware
- VirtualBox
注意:
- 虚拟机之间是相互独立的，删除虚拟机不会对其他的虚拟机产生影响，也不会对主系统产生影响
计算机组成：
- 最底部(硬件设备)=》windows系统=》VMware=》虚拟机软件=》Linux系统、macOS系统
讲完这些基础知识以后,我们就进入我们今天的重点吧!
Linux系统
Linux系统发展史(了解即可)
简述
Linux是一种自由和开放源代码的类UNIX操作系统。该操作系统的内核由Linus Torvalds在1991年10月5日首次发布，在加上用户空间的应用程序之后，成为Linux操作系统。Linux也是自由软件和开放源代码软件发展中最著名的例子。
目前Linux已经被移植到更多的计算机硬件平台，Linux可以运行在服务器和其他大型平台之上，如大型主机和超级计算机。Linux也广泛应用在嵌入式系统上，如手机（Mobile Phone）、平板电脑（Tablet）、路由器（Router）、电视（TV）和电子游戏机等。在移动设备上广泛使用的Android操作系统就是创建在Linux内核之上。
Linux被打包成供个人计算机和服务器使用的Linux发行版，一些流行的主流Linux发布版，包括Debian（及其派生版本Ubuntu、Linux Mint）、Fedora（及其相关版本Red Hat Enterprise Linux、CentOS）和openSUSE等。
Linux发行版包含Linux内核和支撑内核的实用程序和库，通常还带有大量可以满足各类需求的应用程序。个人计算机使用的Linux发行版通常包含X Window和一个相应的桌面环境，如GNOME或KDE。桌面Linux操作系统常用的应用程序，包括Firefox网页浏览器、LibreOffice办公软件、GIMP图像处理工具等。由于Linux是自由软件，任何人都可以创建一个匹配自己需求的Linux发行版。
Linux严格来说是单指操作系统的内核，因操作系统中包含了许多用户图形接口和其他实用工具。如今Linux常用来指基于Linux的完整操作系统，内核则改称Linux内核。
历史
- UNIX
UNIX操作系统（英语：UNIX），是美国AT&T公司贝尔实验室于1969年完成的操作系统。最早由肯·汤普逊（Ken Thompson），丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie），道格拉斯·麦克罗伊（Douglas McIlroy），和乔伊·欧桑纳于1969年在AT&T贝尔实验室开发。于1971年首次发布，最初是完全用汇编语言编写，这在当时是一种普遍的做法。后来，在1973年用一个重要的开拓性的方法，Unix被丹尼斯·里奇用编程语言C（内核和I/O例外）重新编写。高级语言编写的操作系统具有更佳的兼容性，能更容易地移植到不同的计算机平台。
- GNU
1983年，理查德·马修·斯托曼创立GNU计划。这个计划有一个目标，是为了发展一个完全自由的类Unix操作系统。自1984年发起这个计划以来，在1985年，理查德·马修·斯托曼发起自由软件基金会并且在1989年撰写GPL。1990年代早期，GNU开始大量的产生或收集各种系统所必备的组件，像是——库、编译器、调试工具、文本编辑器、网页服务器，以及一个Unix的用户界面（Unix shell）——但是像一些底层环境，如硬件驱动、守护进程运行内核（kernel）仍然不完整和陷于停顿，GNU计划中是在马赫微核（Mach microkernel）的架构之上开发系统内核，也就是所谓的GNU Hurd，但是这个基于Mach的设计异常复杂，发展进度则相对缓慢。
- BSD
386BSD因为法律问题直到1992年还没有发布，NetBSD和FreeBSD是386BSD的后裔，早于Linux。林纳斯·托瓦兹曾说，当时如果有可用的386BSD，他就可能不会编写Linux。
- MINIX
MINIX是一个轻量小型并采用微内核(Micro-Kernel)架构的类Unix操作系统，是安德鲁·斯图尔特·塔能鲍姆为在计算机科学用作教学而设计的。
- Linux
在1991年，林纳斯·托瓦兹开始在MINIX上开发Linux内核，为MINIX写的软件也可以在Linux内核上使用。后来使用GNU软件代替MINIX的软件，因为使用从GNU系统来的源代码可以自由使用，这对Linux的发展是有益。使用GNU GPL协议的源代码可以被其他项目所使用，只要这些项目使用同样的协议发布。为了让Linux可以在商业上使用，林纳斯·托瓦兹决定更改他原来的协议（这个协议会限制商业使用），以GNU GPL协议来代替。之后许多开发者致力融合GNU元素到Linux中，做出一个有完整功能的、自由的操作系统。
- Minix & Linux历史源流
Linux的标志和吉祥物是一只名字叫做Tux的企鹅标志的由来是因为Linus在澳洲时曾被一只动物园里的企鹅咬了一口，便选择企鹅作为Linux的标志。更容易被接受的说法是：企鹅代表南极，而南极又是全世界所共有的一块陆地。这也就代表Linux是所有人的Linux。
- 发展现状
今天由Linus Torvalds带领下，众多开发共同参与开发和维护Linux内核。理查德·斯托曼领导的自由软件基金会，继续提供大量支持Linux内核的GNU组件。一些个人和企业开发的第三方的非GNU组件也提供对Linux内核的支持，这些第三方组件包括大量的作品，有内核模块和用户应用程序和库等内容。Linux社区或企业都推出一些重要的Linux发行版，包括Linux内核、GNU组件、非GNU组件，以及其他形式的的软件包管理系统软件。
系统架构
基于Linux的系统是一个模块化的类Unix操作系统。Linux操作系统的大部分设计思想来源于20世纪70年代到80年代的Unix操作系统所创建的基本设计思想。Linux系统使用宏内核，由Linux内核负责处理进程控制、网络，以及外围设备和文件系统的访问。在系统运行的时候，设备驱动程序要么与内核直接集成，要么以加载模块形式添加。
Linux具有设备独立性，它内核具有高度适应能力，从而给系统提供了更高级的功能。GNU用户界面组件是大多数Linux操作系统的重要组成部分，提供常用的C函数库，shell，还有许多常见的Unix实用工具，可以完成许多基本的操作系统任务。大多数Linux系统使用的图形用户界面创建在X窗口系统之上，由X窗口(XWindow)系统通过软件工具及架构协议来创建操作系统所用的图形用户界面。
已安装Linux操作系统包含的一些组件：
启动程序——例如GRUB或LILO。该程序在计算机开机启动的时候运行，并将Linux内核加载到内存中。
init程序。init是由Linux内核创建的第一个进程，称为根进程，所有的系统进程都是它的子进程，即所有的进程都是通过init启动。init启动的进程如系统服务和登录提示（图形或终端模式的选择）。
软件库包含代码，可以通过运行的进程。在Linux系统上使用ELF格式来执行文件，负责管理库使用的动态链接器是“ld-linux.so”。Linux系统上最常用的软件库是GNU C库。
用户界面程序，如命令行shell或窗口环境。
Linux发行版
Linux发行版指的就是通常所说的“Linux操作系统”，它一般是由一些组织、团体、公司或者个人制作并发行的。Linux内核主要作为Linux发行版的一部分而使用。通常来讲，一个Linux发行版包括Linux内核，以及将整个软件安装到电脑上的一套安装工具，还有各种GNU软件，和其他的一些自由软件，在一些Linux发行版中可能会包含一些专有软件。发行版为许多不同的目的而制作，包括对不同电脑硬件结构的支持，对普通用户或开发者使用方式的调整，针对实时应用或嵌入式系统的开发等等。目前，超过三百个发行版被积极的开发，最普遍被使用的发行版有大约十二个。较为知名的有Debian、Ubuntu、Fedora和openSUSE等。
一个典型的发行版包括：Linux内核，GNU库和各种系统工具，命令行Shell，图形界面底层的X窗口系统和上层的桌面环境等。桌面环境有如KDE或GNOME等，并包含数千种从办公包，编译器，文本编辑器，小游戏，儿童教育软件，到科学工具的应用软件。
主要特性
- 列表内容
一切都是文件。每个软件都有确定的用途。
其中第一条详细来讲就是系统中的所有都归结为一个文件，包括：命令、硬件和软件设备、操作系统、进程等等，对于操作系统内核而言，都被视为拥有各自特性或类型的文件。至于说Linux是基于Unix的，很大程度上也是因为这两者的基本思想十分相近。
- 完全免费
Linux是一款免费的操作系统，用户可以通过网络或其它途径免费获得，并可以任意修改其源代码。这是其它操作系统所做不到的。正是由于这一点，来自全世界的无数程序员参与了Linux的修改、编写工作，程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变，这让Linux吸收了无数程序员的精华，不断壮大。
- 完全兼容POSIX1.0标准
这使得可以在Linux下通过相应的模拟器运行常见的DOS、Windows的程序，这为用户从Windows转到Linux奠定了基础。许多用户在考虑使用Linux时，就想到以前在Windows下常见的程序是否能正常运行，这一点就消除了他们的疑虑。
- 多用户、多任务
Linux支持多用户，各个用户对于自己的文件设备有自己特殊的权利，保证了各用户之间互不影响。多任务则是现在电脑最主要的一个特点，Linux可以使多个程序同时并独立地运行。
- 良好的界面
Linux同时具有字符界面和图形界面，在字符界面用户可以通过键盘输入相应的指令来进行操作。它同时也提供了类似Windows图形界面的X-Window系统，用户可以使用鼠标对其进行操作。在X-Window环境中就和在Windows中相似，可以说是一个Linux版的Windows。
- 支持多种平台
Linux可以运行在多种硬件平台上，如：具有x86、680x0、SPARC、Alpha等处理器的平台。此外Linux还是一种嵌入式操作系统，可以运行在掌上电脑、机顶盒或游戏机上。2001年1月份发布的Linux 2.4版内核已经能够完全支持Intel 64位芯片架构，同时Linux也支持多处理器技术。多个处理器同时工作，使系统性能大大提高。
Linux内核版本
Linux内核使用三种不同的版本编号方式。
用于1.0版本之前（包括1.0）。第一个版本是0.01，紧接着是0.02、0.03、0.10、0.11、0.12、0.95、0.96、0.97、0.98、0.99和之后的1.0。用于1.0之后到2.6，数字由三部分“A.B.C”，A代表主版本号，B代表次主版本号，C代表较小的末版本号。只有在内核发生很大变化时（历史上只发生过两次，1994年的1.0、1996年的2.0），A才变化。可以通过数字B来判断Linux是否稳定，偶数的B代表稳定版，奇数的B代表开发版。C代表一些bug修复，安全更新，新特性和驱动的次数。以版本2.4.0为例，2代表主版本号，4代表次版本号，0代表改动较小的末版本号。在版本号中，序号的第二位为偶数的版本表明这是一个可以使用的稳定版本，如2.2.5，而序号的第二位为奇数的版本一般有一些新的东西加入，是个不一定很稳定的测试版本，如2.3.1。这样稳定版本来源于上一个测试版升级版本号，而一个稳定版本发展到完全成熟后就不再发展。
从2004年2.6.0版本开始，使用一种“time-based”的方式。3.0版本之前，是一种“A.B.C.D”的格式。这些年里，前两个数字A.B即“2.6”保持不变，C随着新版本的发布而增加，D代表一些bug修复、安全更新、添加新特性和驱动的次数。3.0版本之后是“A.B.C”格式，B随着新版本的发布而增加，C代表一些bug修复、安全更新、新特性和驱动的次数。
第三种方式中不再使用偶数代表稳定版，奇数代表开发版这样的命名方式。举个例子：3.7.0代表的不是开发版，而是稳定版！
Linux内核及发行
内核
内核指的是一个系统的心脏，是运行程序和管理磁盘、打印机等硬件设备的核心程序，它提供了一个在裸机与应用程序间的抽象层
Linux内核版本有分为稳定版和开发版，两个版本时相互关联，相互循环
稳定版:具有商业价值，具有工业级强度，可以广泛的应用和部署，新的版本针对旧版本只是添加一些功能和修复bug
开发版：由于要实验各种解决方案，变化很快
发行
- Linux发行版也叫Gun/Linux发行版。通常包含了包括桌面环境、办公套件、媒体播放器、数据库等应用软件
常见的发行版：
- Ubuntu
- Redhat
- Fedora
- CentOS
…
Linux应用领域
服务器
- linux在服务器领域的应用占一半
- Linux免费、稳定、高效
嵌入式
- 机顶盒、数字电视、网络电话、交换机等
个人桌面
- 这个是传统的Linux应用最薄弱的领域
- 传统Linux界面简单、操作复杂、应用软件少
- 几年来Ubuntu和Fedora等优秀桌面环境也慢慢兴起