Linux 操作系统

Linux操作系统篇目录1.Linux操作系统概述2.利用VMWare搭建学习平台3.Linux系统安装4.Linux基本命令5.使用vi编辑文件2020/9/2021、Linux操作系统概述1.1操作系统简介1.2操作系统接口1.3操作系统功能1.4操作系统结构1.5Linux操作系统介绍1.6Linux的内核特征1.7Linux的发展及展望1.8小结2020/9/2031.1操作系统简介操作系统：负责控制、管理计算机的所有软件、硬件资源，是惟一直接和硬件系统打交道的软件，是整个软件系统的基础部分，同时还为计算机用户提供良好的界面。因此，操作系统直接面对所有硬件、软件和用户，它是协调计算机各组成部分之间、人机之间关系的重要软件系统。2020/9/2041.1操作系统简介•普通用户使用操作系统，是把操作系统当作一个资源管理者，通过系统提供的系统命令和界面操作等工具，以某种易于理解的方式完成系统管理功能，有效地控制各种硬件资源，组织自己的数据，完成自己的工作并和其他人共享资源。•对于程序员来讲，操作系统提供了一个与计算机硬件等价的扩展或虚拟的计算平台。操作系统提供给程序员的工具除了系统命令、界面操作之外，还有系统调用，系统调用抽象了许多硬件细节，程序可以以某种统一的方式进行数据处理，程序员可以避开许多具体的硬件细节，提高程序开发效率，改善程序移植特性。2020/9/2051.1操作系统简介图1.1计算机系统层次结构示意图2020/9/2061.2操作系统接口•操作系统提供的接口可以根据服务对象的不同而划分为两类：–程序级的接口，提供给程序员使用，即系统调用；–作业级的接口，提供给用户使用，即操作命令。2020/9/2071.2操作系统接口•程序员级接口–系统调用是一组由操作系统提供的广义指令。应用程序通过系统调用来操纵系统内核中特定的函数,当应用程序需要进行文件访问、网络传输等操作时，必须通过系统调用来完成。程序员在设计应用程序时，涉及到系统资源，都必须使用系统调用来实现，可以说，系统调用是操作系统提供给程序员的惟一接口。–系统调用可以根据功能划分为不同的类型。熟悉系统调用是一个优秀程序员必备的条件。2020/9/2081.2操作系统接口•用户级接口–操作系统提供给用户使用的接口是操作命令，用户可以使用这些操作命令来组织和控制作业的执行或者管理整个计算机系统。实际上，计算机的操作命令界面是在系统调用的基础上开发而成的。–操作系统发展的主要方向除了提高系统资源利用率之外，就是改善用户界面友好性。–图形用户界面是操纵命令界面发展的一个里程碑。图形用户界面，降低了计算机操作的门槛，千万个家庭成为计算机普及的对象。–现在流行的操作系统一般都同时提供图形和文本用户界面。Linux系统就是如此，文本界面是shell接口，图形界面是XWindow系统。2020/9/2091.3操作系统功能•按照其功能划分为处理机管理、存储管理、设备管理、信息管理（文件系统管理），对于现代流行的操作系统，还具有完整的网络管理功能。这些管理功能都是由操作系统内核实现的。•处理机管理–作业、进程需要适当的分配、调度，以便协调相互关系，共享有限的处理机资源，这是处理机管理的主要内容。–处理机管理是操作系统管理功能的关键，操作系统功能的一个主要指标即是提高处理机的使用率，让处理机尽可能处于工作状态。2020/9/20101.3操作系统功能•存储管理–存储管理的目标是让有限的物理内存尽可能满足应用程序对内存的需求。存储管理的内容包括内存的扩充、分配、保护等。–操作系统多采用了称为“虚拟内存”的内存管理方式。2020/9/20111.3操作系统功能•设备管理–除了CPU和内存之外，计算机的其他部件都统称为外部设备。这些设备在操作系统的控制下协调工作，共同完成信息的输入、存储和输出任务。–操作系统要对所有的设备进行管理。一方面，让每一个设备尽可能发挥自己的特长，实现与CPU和内存的数据交换，提高外部设备的利用率。另一方面，隐蔽设备操作的具体细节，对用户提供一个统一、友好的设备使用界面。–和处理机及内存相比，外部设备的速度要慢得多，而且性能差别大，类型品种多，因此，设备管理是一项复杂而又重要的工作。2020/9/20121.3操作系统功能•文件系统操作系统在控制、管理硬件的同时，也必须管理好软件资源。操作系统的文件系统就是针对计算机的软件资源而进行的。文件系统主要提供以下服务：–文件存取,使每个用户能够对自己的文件进行快速的访问、修改和存储。–文件共享,指提供某种手段，使存储空间只保存一个副本,而所有授权用户能够共同访问这些文件。–文件保护,指提供保护系统资源防止非法使用的手段。2020/9/20131.3操作系统功能•网络管理–计算机的发展已经进入了互联网时代，现在流行的操作系统一般都具有内嵌的网络功能，能够在内核级别控制、管理网络。–操作系统一般都提供网络通信和网络服务等基本功能。内核中网络部分，主要实现网络设备控制和网络协议，因此，网络管理也就集中在通信这部分。2020/9/20141.4操作系统的体系结构软件的体系结构描述系统各部分软件以及它们相互之间的关系,是软件内部结构配置的一种抽象描述。软件体系结构定义各部分软件系统的应用界面规范及相互操作和数据通信的协议和限制。体系结构相对稳定、满足应用需求，同时具有适当的可适应性和可扩充性。1.模块结构–模块结构是将操作系统内核按照功能划分为一个个单独的模块，模块之间相对独立，只能通过预先规定好的接口方式来调用，它们共享数据，模块是系统设计和实现的基本单位。每一个模块实现一个完整单独的功能，所有模块之间相互调用，共同构成一个完整的系统内核。–模块结构最大的优点是效率高。–模块式结构中，操作系统的逻辑层次关系具体由调用层次关系来体现。这种结构的主要问题一是全局函数使用多，造成访问控制困难；二是结构不够清晰，系统的可理解性、可维护性和可移植性都比较差。2020/9/20151.4操作系统的体系结构2.层次结构–层次结构的方法把操作系统内核按照一定的规则划分为一系列相互依赖的层次，每个层次也可以分解为一系列更小的模块，模块负责完成一部分特定的功能，只能与相邻的层次发生直接的联系，所有这些层次的组合，就实现了整个系统。–实际上，层次结构可以理解为一种特殊的模块式结构。–层次结构可以大大方便系统的移植和扩充。–把系统内核划分为严格的层次结构，为了满足有序的层次调用关系，必然要牺牲部分灵活性和系统效率。2020/9/20161.4操作系统的体系结构3.对象结构–对象也可以理解为一种特殊的模块，它是由一组数据集以及定义在其上的操作集封装而成。对象结构方法中，操作系统内核按照内核对象实体组织，每个内核对象实体都有自己的数据和操作，对象之间通过消息传递来协调工作。–对象模块具有很强的独立性，因此也具有很好的复用性能。–对象模块可以方便有效地控制内部数据的访问属性，充分地隐藏信息，达到资源保护的目的。–采用对象结构，系统的开发难度降低，具有良好的扩展性和移植性，同时有较好的安全功能。–对象结构操作系统内核的一个严重问题是效率低。2020/9/20171.4操作系统的体系结构•Linux内核基本属于模块结构;•MS-DOS系统内核采用的是层次结构•WindowsNT/2000及Solaris则是典型的对象结构。2020/9/20181.5Linux操作系统介绍•Linux是在日益普及的Internet上迅速形成和不断完善的操作系统。Linux操作系统高效、稳定，适应多种硬件平台，而最具有魅力的是它遵循GPL（GNUGeneralPublicLicense，GNU通用公共许可证），整个系统的源代码可以自由获取，并且在GPL许可的范围内自由修改、传播，这就为学习、应用、开发操作系统及其他软件提供了良好的基础和较高的起点。2020/9/20191.5Linux操作系统介绍•Linux系统有两种不同的含义:–从技术角度，Linux指的是由LinusTorvalds维护的开放源代码UNIX类操作系统的内核。–然而，目前大多数人用它来表示以Linux内核为基础的整个操作系统。从这种意义讲，Linux指的是开放源代码的，包含内核、系统工具、完整的开发环境和应用的UNIX类操作系统。2020/9/20201.5Linux操作系统介绍•Linux——自由操作系统–Linux是一个UNIX操作系统的克隆，可以免费使用，遵循GPL声明，可以自由修改和传播。Linux包含了人们希望操作系统拥有的所有功能特性，这些功能包括真正的多任务、虚拟内存、世界上最快的TCP/IP驱动程序、共享库和多用户支持。–Linux现在是个人计算机和工作站上的UNIX类操作系统。它不仅继承了UNIX的特征，而且在许多方面超过了UNIX。作为UNIX类操作系统，它具有下列基本特征：2020/9/20211.5Linux操作系统介绍–是真正的多用户、多任务操作系统；–提供具有内置安全措施的分层的文件系统；–提供shell命令解释程序和编程语言；–提供强大的管理功能，包括远程管理功能；–具有内核的编程接口；–具有图形用户接口；–具有大量有用的实用程序和通信、联网工具；–具有面向屏幕的编缉软件。2020/9/20221.5Linux操作系统介绍同时，Linux还有许多独到之处：–它的源代码几乎全部都是开放的。–它可以运行在许多硬件平台上。–它不仅可以运行许多自由发布的应用软件，还可以运行许多商品化的应用软件。–强大的网络功能。Linux系统的另一特征是它能充分发挥硬件的功能，因而它比其他操作系统的运行效率更高。2020/9/20231.5Linux操作系统介绍•UNIX、GNU与LinuxLinux是一种类UNIX系统，二者有相当的渊源，同时，Linux遵循GNU的GPL许可证，是自由软件家族中的一员，因此，要了解Linux，就必须先了解他们三者之间的关系。1.Linux与UNIX系统–Linux的源头要追溯到最早的UNIX。–UNIX系统正式发表于1974年,到1975年的第6版中，引入了多道技术。–1980年，Bell实验室公布了VAX11/780系统平台的32位操作系统UNIX32V。2020/9/20241.5Linux操作系统介绍•经过多年发展，UNIX从实验室走出来并成为了操作系统的主流。直到今天，UNIX系统以其稳定、高效的性能在服务器高端市场中依然占有绝对优势。UNIX是一个简单却非常优秀的操作系统模型。•Linux系统最初以UNIX为原型，以实现POSIX标准作为其目标，到2000年为止，Linux核心从0.01版发展为2.4版。Linux具有稳定高效的处理性能，拥有稳定庞大的用户群体，得到众多厂商有力的支持，成为操作系统发展的热点。Linux在低端服务器市场上已经对WindowsNT/2000造成了极大的压力。2020/9/20251.5Linux操作系统介绍2.自由软件运动与Linux–Linux只是自由软件家族中的一员，是其中最具影响的成员之一。–在计算机工业发展的初期，软件只是硬件的附属品。但是，公司很快认识到软件的价值，对软件实施了版权控制，并限制源代码的发布。–RichardStallman在其他人的协作下创作了通用公共许可证（GeneralPublicLicense，GPL）。GPL保证任何人有共享和修改自由软件的自由，任何人有权取得、修改和重新发布自由软件的源代码，并且规定在不增加附加费用的条件下得到源代码。2020/9/20261.5Linux操作系统介绍3.Linux的历史–Linux可以说完全是一个互联网时代的产物，它是在互联网上产生、发展和不断壮大起来的。–Linus在自己的PC上，利用Tanenbaum教授自行设计的微型UNIX操作系统MINIX为开发平台，开发了属于他自己的第一个程序。–Linus说刚开始的时候他根本没有想到要编写一个操作系统内核。“于是我又不得不写一个磁盘驱动程序，然后是一个文件系统。而一旦当你有了任务切换器、文件系统和