Linux内核与程序设计

LinuxLinux内核与程序设计内核与程序设计授课教师：张鸿授课教师：张鸿计算机学院计算机学院[e-mail][e-mail]自我介绍™求学经历™教学经历2004－2007：浙江大学计算机专业博士；2001－2004：武汉理工大学计算机专业硕士；1997－2001：武汉理工大学计算机专业本科；2007年9月至今：武汉科技大学计算机学院；2007-2008-1学期：《计算机网络》04级5－8班学习方式和教材:™课堂讲解（36学时）+上机实验（10学时）™主教材:《Linux教程（第2版）》孟庆昌普通高等教育“十一五”国家级规划教材电子工业出版社™前导课程:操作系统、C语言、计算机系统原理10个学时的实验安排3、linux环境编程2、Shell编程1、Linux常用命令及VI编辑器的使用实验指导：参见相关章节，及课本P310页的实验大纲实验要求：签到、写实验报告考核方式™平时成绩（占总成绩30%）™考试（占总成绩70%）考勤、实验、课堂提问闭卷第1章Linux系统概述主要内容™回顾与操作系统有关的计算机术语™了解操作系统的基本功能™了解Linux操作系统的历史、现状及特点™了解Linux操作系统的安装过程™了解Linux系统图形界面的一般知识1.1计算机基础知识™一个完整的计算机系统是由硬件和软件两大部分组成的™硬件是指计算机物理装置本身，它是计算机系统的物质基础™软件是相对硬件而言的，是计算机程序以及相关数据等的总称。▲程序是计算机完成一项任务的指令的集合。▲数据是由程序使用或生成的不同类型的信息。™硬件是软件建立与活动的基础，软件是对硬件功能的扩充。™软件通常可分为三大类，即系统软件、应用软件和支撑软件™系统软件包括：1.操作系统是用户与计算机硬件之间的界面，它是控制和管理计算机系统内各种硬件和软件资源、有效地组织多道程序运行的程序集合。2.数据库管理系统3.网络系统4.编译程序、数据库等™支撑软件辅助软件技术人员，进行开发项目管理的软件，如：各种编辑程序、开发工具、测试工具、查错程序、项目管理程序等，所以又称为工具软件。™应用软件为解决某一类应用需要或某个特定问题而设计的程序，如图像软件、财务软件等等。这是范围很广的一类软件。1.2操作系统的功能™操作系统是硬件之上的第一层系统软件™基本职能是：·控制硬件·管理资源·提供用户接口·处理输入输出·监控系统·通信Linux操作系统提供4种用户接口™1、命令行接口命令解释程序是支持命令行的系统程序，用于接收用户输入的命令，并解释执行。使用方便的命令行是linux系统的一个显著特征。说明：1.在Linux/UNIX系统中，通常将命令解释程序称为shell2.各种Linux环境下，安装了很多shell,这是由历史原因造成的，这些shell由不同的人编写，并得到一部分用户青睐，各有优势，3.红旗版本Linux系统的默认shell是bash;4.使用shell时，是在一个包含环境变量的运行环境中，如：提示符。™2、菜单红旗Linux系统提供字符环境中文界面，如下图：™3、图形用户接口™4、程序接口（也称为系统调用接口）用户在自己的C程序中使用系统调用，从而获得系统更基层的服务；在UNIX/Linux系统中，系统调用以C函数的形式出现。例如：fd=open(file1.c,2);1.其中，open是系统调用，它根据模式值“2”（允许读和写），打开文件file1.c;2.所有内核之外的程序都必须经由系统调用，才能获得操作系统的服务。系统调用只能在C程序中使用，不能作为命令在终端上执行。系统调用是操作系统内核与用户程序、应用程序之间的接口1.3Linux系统的历史、现状和特点在电影《泰坦尼克号》的制作中，据说共动用了160台alpha图形工作站，其中有105台运行的是Linux操作系统；然而，Linux还是一种很年轻的操作系统，从1991年诞生至今，刚满17年；它的发展却异常迅速，成为操作系统领域中一支重要的生力军。™1984年，哈佛大学的RichardStallman组织开发了一个完全基于自由软件的软件体系计划GNU(GNU是GNUisNotUNIX的递归缩写)并拟定了通用公共许可证GPL(GeneralPublicLicense简称)，保证任何人都有权共享、修改和发布自由软件的源代码；™20世纪80年代，AndrewS.Tanenbaum教授自行设计了一个微型UNIX操作系统—MINIX™在此基础上，1991年，芬兰赫尔辛基大学的学生LinusTorvalds在Intel386个人计算机上，开发了Linux核心，并利用Internet发布源码，从而创建了Linux操作系统1.3.1Linux的历史1.3.2Linux的现状根据软件是否以营利为目的，可分为三种模式,即:™商业软件(Commercialsoftware)开发者出售副本，提供技术服务，用户只有使用权™共享软件(Shareware)开发者提供试用程序，授权复制，但试用期满后需交纳费用™自由软件(Freeware或Freesoftware)开发者提供全部源代码，任何用户有权使用、复制、扩撒和修改软件，同时有义务将修改后的版本公开Linux是自由软件的杰出代表，目前Linux的用户分为个人用户、专业用户和商业用户1.3.3Linux的特点™与UNIX兼容™自由软件，源码公开™性能高，安全性强™便于定制和再开发™互操作性高™全面的多任务和真正的32位操作系统1.3.4Linux的版本™Linux有两种版本，一个是核心（Kernel）版本，另一个是发行（Distribution）版本。1.核心版本：主要是Linux的内核，官方版本由Linus本人维护序号由三部分数字构成，其形式为:major.minor.patchlevel例如：2.2.11表示对核心2.2版本的第11次修订。™约定：minor为奇数时，表示该版本加入新内容，但不一定很稳定，相当于测试版；minor为偶数时，表示这是一个可以使用的稳定版本。2.发行版本即各个公司推出的版本，与核心版本独立发展，是基于Linux核心的软件包，常见的有8种：RedHat://://红旗Linux——由中科红旗软件技术有限公司开发研制——由中软网络技术股份有限公司开发的发展优势与存在的问题™Linux具有以下发展优势:开放源码系统受到各国政府的大力支持得到全球各大软、硬件公司的支持：IBM,SUN,HP价格优势和安全性™不利因素:不熟悉、应用软件少、使用不方便和功能不完备1.4Linux系统安装本节以红旗Linux桌面版4.1(RedFlagLinuxDesktop4.1plus)为例，介绍基本硬件需求、安装准备、多操作系统共存时，磁盘分区划分、系统安装，以及软件工具安装过程。Linux系统安装方式分为：图形安装和文本安装两种，其中图形方式较为简单和方便。红旗Linux桌面版4.1（RedFlagLinuxDesktop4.1Plus）对系统的需求是:Intel486、Pentium、PentiumⅡ、PentiumⅢ及以上处理器,以及AMD、Cryix等x86兼容处理器的个人计算机。最小内存为16MB,推荐使用32MB以上。至少有500MB硬盘空间以及200MB以上的自由空间。配置CD-ROM驱动器,最好是可以直接引导系统。装有VGA或更高分辨率的显示卡。1.4.1基本硬件需求安装系统的一般步骤：总体可分为三个阶段：™1.安装前的准备™2.安装开始的参数配置™3.执行安装1.4.2安装前的准备Linux可以单独占用整个硬盘，也可以与Windows等操作系统公用一块硬盘；如果机器中有多个操作系统共存，则分两种情况：1、若硬盘中还没有安装任何操作系统，则建议首先为各个操作系统分配适当的分区，然后安装Windows，再安装Linux;2、若机器中已经装了Windows等操作系统，而没有为Linux预留单独的分区，建议严格按照下列步骤1－5进行准备安装前的五个准备步骤：1．备份数据2．收集硬件信息3．准备DOS启动盘4．制作安装引导盘5．准备Linux分区1.备份数据在安装红旗Linux之前，应将硬盘中的重要数据备份到软盘、光盘或磁带上，从而避免在安装过程中发生意外时造成损失。3.准备DOS启动盘为了在出现严重错误时能够恢复硬盘，建议制作一张DOS或Windows启动盘，其中包括fdisk或其他分区工具。2．收集硬件信息4.制作安装引导盘™为了启动计算机，引导安装过程，在安装Linux之前，一般要制作一张安装引导软盘™可以直接利用红旗Linux光盘上的MS-DOS程序/dosutils/rawrite.exe,™将光盘\images目录下的映象文件(*.img)拷贝到3.5软盘上即可5.准备Linux分区¾如果只有一个硬盘，那么这个硬盘上肯定有一个主分区。¾DOS必须在主分区上，才能启动；¾建立主分区的主要用途是安装操作系统；¾如果有多个主分区，那么只有一个可以设置为活动分区，操作系统就是从这个分区启动的磁盘分区有三种类型：主分区、扩展分区、逻辑分区1、主分区(primarypartition)：一个硬盘最多只能有四个主分区2、扩展分区(extendedpartition)：不能直接用来保存数据，主要功能是在其中建立若干逻辑分区3、逻辑分区(logicalpartition)：是扩展分区中的二级分区，如平时说的D盘，E盘红旗Linux既可以安装在主分区上,也可以安装在逻辑分区上1.4.3利用PQMagic8.0工具划分分区使用分区魔术师PowerQuestPartitionMagic（简称PQMagic）、FIPS（FirstInteractivePartitionSplitter）等分区工具，可以在保留数据的同时，安全地改变分区的大小，可以将一个DOS/Windows分区分成两个部分：一部分是DOS/Windows文件系统分区，另一部分是空闲分区，它可以用于安装新操作系统的分区。™如果在硬盘上已经给Linux预留了空闲分区，就可以跳过这一步;™如果已经把整个硬盘空间都分给了Windows2000、WindowsXP，那么，就必须重新划分硬盘空间,为Linux创建分区。LinuxNativeLinuxswapWindows2000WindowsXP1.PQMagic8.0窗口分区信息框2.压缩已有分区如果末尾分区已经使用，但空闲容量还很大，那么就压缩它，空出大于安装Linux所需的磁盘空间；一般来说，手工完成一个任务有三个步骤：™选择一个硬盘或分区;™选择一个操作;™最后将该修改应用到系统。压缩已有分区，为Linux分配空间的过程实例:a、选中分区；b、在“分区操作”中选择“调整容量/移动分区””c、在PQMagic主窗口中，单击“应用”按钮3.分区划分结果1.4.4安装过程™安装时应首先设置当前计算机的BIOS启动顺序，把CDROM作为第一个启动搜索选项，即：保证引导搜索顺序为“光盘引导优先”。™将Linux系统安装盘放入光驱中，然后重新启动系统。™系统正确引导以后，将出现提示信息和boot提示符。按下Enter键，则继续引导安装。在默认情况下，红旗Linux将进入图形化安装界面。1．许可协议2．设置分区一般情况下，红旗Linux需要两个必备的分区：根文件系统分区（类型为ext3,3xt2或reiserfs）、交换分区（类型为swap）Linux通