電子教案·《Linux基礎(chǔ)及應(yīng)用教程》課件

1、陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社Linux基礎(chǔ)及應(yīng)用第10章 Linux內(nèi)核機制陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社10.1 Linux內(nèi)核簡介10.1.1 Linux內(nèi)核的地位Linux操作系統(tǒng)由4個主要的子系統(tǒng)所組成：1）用戶應(yīng)用程序：在某個特定的Linux系統(tǒng)上運行的應(yīng)用程序集合，它將隨著該計算機系統(tǒng)的用途不同而有所變化，但一般會包括文字處理應(yīng)用程序和Web瀏覽器。2）O/S服務(wù)：這些服務(wù)一般認為是操作系統(tǒng)的一部分（命令外殼程序等）。3）Linux內(nèi)核：包括內(nèi)核抽象和對硬件資源（如CPU）的間接訪問。4）硬件控制器： 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社10.1.2 系統(tǒng)初始化及運行

2、 當PC啟動時，Intel系列的CPU首先進入的是實模式，并開始執(zhí)行位于地址0 xFFFF0處的代碼，也就是ROM - BIOS起始位置的代碼。BIOS先進行一系列的系統(tǒng)自檢，然后初始化位于地址0的中斷向量表。最后BIOS將啟動盤的第一個扇區(qū)裝入到0 x 7C00，并開始執(zhí)行此處的代碼。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社10.1.3 內(nèi)核提供的各種系統(tǒng)調(diào)用1系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 進程控制表中的每一項都是一個task _ struct 結(jié)構(gòu)，而task _ struct結(jié)構(gòu)本身是在include /linux/sched . h中定義的。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社 進程控制表既是一個

3、數(shù)組，又是一個雙向鏈表，同時又是一個樹。其物理實現(xiàn)是一個包括多個指針的靜態(tài)數(shù)組。此數(shù)組的長度保存在include/linux/tasks.h 定義的常量NR_ TASKS中，其缺省值為128，數(shù)組中的結(jié)構(gòu)則保存在系統(tǒng)預(yù)留的內(nèi)存頁中。鏈表是由next_task 和prev _ task兩個指針實現(xiàn)的，而樹的實現(xiàn)則比較復(fù)雜。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社 系統(tǒng)啟動后，內(nèi)核通常作為某一個進程的代表。一個指向task _ struct的全局指針變量current用來記錄正在運行的進程。 某一個進程只能運行在用戶方式（user mode）或內(nèi)核方式（kernel mode）下。用戶程序運行在用戶

4、方式下，而系統(tǒng)調(diào)用運行在內(nèi)核方式下。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2創(chuàng)建和撤消進程1）申請一個空閑的頁面來保存task _ struct。2）查找一個空的進程槽（find _ empty _ process ()）。3）為kernel _ stack _ page申請另一個空閑的內(nèi)存頁作為堆棧。4）將父進程的LDT表拷貝給子進程。5）復(fù)制父進程的內(nèi)存映射信息。6）管理文件描述符和鏈接點。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社10.1.4 存取文件系統(tǒng) Linux在系統(tǒng)內(nèi)核和文件系統(tǒng)之間提供了一種叫做VFS（virtual file system）的標準接口。這樣，文件系統(tǒng)的代碼就分成了兩

5、部分：上層用于處理系統(tǒng)內(nèi)核的各種表格和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；而下層用來實現(xiàn)文件系統(tǒng)本身的函數(shù)，并通過VFS來調(diào)用。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社10.2 Linux內(nèi)核源代碼10.2.1 了解Linux內(nèi)核源碼Linux內(nèi)核源碼的版本號 Linux內(nèi)核源碼的版本號表示方法非常簡單：所有偶數(shù)版(如2.0.30 )都是已發(fā)行的穩(wěn)定版；所有奇數(shù)版(如2.1.42 )都是測試版。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社顯示內(nèi)核版本號顯示內(nèi)核版本號的方法如下：#ls /boot 對內(nèi)核源碼的修改陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社10.2.2 內(nèi)核機制1Bottom Half處理 系統(tǒng)內(nèi)核中可以有多達32個不

6、同的bottom half 處理程序。bh _ base中保存著指向每一個bottom half處理程序的指針。 2任務(wù)隊列 任務(wù)隊列是系統(tǒng)內(nèi)核將任務(wù)推遲到以后再做的方法。Linux系統(tǒng)有一個機制可以把任務(wù)放入到隊列中等待以后處理。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社3計時器Linux有兩種系統(tǒng)定時器，在某一系統(tǒng)時間同時被調(diào)用，但它們在實現(xiàn)上略有不同。第一種，即老的定時器機制，有一個包含32個指針的靜態(tài)數(shù)據(jù)組和一個活躍定時器屏蔽碼( timer _ active )，這些指針指向timer _ struct數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，定時器程序與定時器表的連接是靜態(tài)定義的，大多數(shù)定時器程序入口是在系統(tǒng)初始化時

7、加入到定時器表中的；第二種，即新的定時器機制，使用了一個鏈表，表中的timer _ list數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以遞增的超時數(shù)排序。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社4等待隊列 很多情況下處理器因等待某種系統(tǒng)資源而無法繼續(xù)運行，例如：處理器需要一個描述目錄的VFS索引節(jié)點，但該索引節(jié)點當前不在內(nèi)存緩沖區(qū)中，這樣處理器就必須先等到索引節(jié)點從磁盤中讀到內(nèi)存之后，才能繼續(xù)運行。對于這種等待的處理，Linux內(nèi)核使用了一種簡單的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等待隊列，其中包括一個指向task _ struct的指針和一個指向隊列中下一元素的指針。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社10.2.3 內(nèi)核模塊的裝入與卸載 對于Linux的

8、內(nèi)核模塊，可以用insmod或rmmod命令顯式地載入或卸載，或是由內(nèi)核在需要時調(diào)用內(nèi)核守護程序（kerneld）進行載入和卸載。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社10.3 Linux內(nèi)核分析10.3.1 相關(guān)源代碼的分析1系統(tǒng)的引導(dǎo)和初始化 Linux 系統(tǒng)的引導(dǎo)有好幾種方式：常見的有 Lilo, Loadin引導(dǎo)和Linux的自舉引導(dǎo) （bootsect-loader），而后者所對應(yīng)源程序為arch/i386/boot/bootsect.S，它為實模式的匯編程序；無論是哪種引導(dǎo)方式，最后都要跳轉(zhuǎn)到 arch/i386/Kernel/setup.S，setup.S主要是進行時模式下的初始

9、化，為系統(tǒng)進入保護模式做準備； 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2系統(tǒng)初始化后運行的第一個內(nèi)核程序 asmlinkage void _init start_kernel(void) 是系統(tǒng)初始化后運行的第一個內(nèi)核程序，它定義在 /usr/src/linux/init/main.c中，通過調(diào)用usr/src/linux/arch/i386/kernel/traps.c 中的一個函數(shù) void _init trap_init(void) 把各自陷和中斷服務(wù)程序的入口地址設(shè)置到 idt 表中，其中系統(tǒng)調(diào)用總控程序system_cal就是中斷服務(wù)程序之一； 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社3中

10、斷總控程序 中斷總控程序主要負責保存處理機執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用前的狀態(tài)，檢驗當前調(diào)用是否合法， 并根據(jù)系統(tǒng)調(diào)用向量，使處理機跳轉(zhuǎn)到保存在 sys_call_table 表中的相應(yīng)系統(tǒng)服務(wù)例程的入口；從系統(tǒng)服務(wù)例程返回后恢復(fù)處理機狀態(tài)退回用戶程序；而系統(tǒng)調(diào)用向量則定義在/usr/src/ linux/include/asm-386/unistd.h 中；sys_call_table 表定義在/usr/src/linux/arch/i386/kernel /entry.S 中；同時在 /usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h 中也定義了系統(tǒng)調(diào)用的用戶編程接口。 陳英

11、梁建武主編 中國水利水電出版社10.3.2 對內(nèi)核源碼的修改1在kernel/sys.c中增加系統(tǒng)服務(wù)asmlinkage int sys_addtotal(int numdata) int i=0,enddata=0; while(i=numdata) enddata+=i+; return enddata; 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2把 asmlinkage int sys_addtotal( int) 的入口地址加到sys_call_table表中arch/i386/kernel/entry.S 中的最后幾行源代碼修改前為：. . .long SYMBOL_NAME(sys_

12、sendfile) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams1 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */ .long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */ .rept NR_syscalls-190 .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) .endr 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社修改后為：. . .long SYMBOL_NAME(sys_sendfile) .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall

13、) /* streams1 */ .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) /* streams2 */ .long SYMBOL_NAME(sys_vfork) /* 190 */ /* add by I */ .long SYMBOL_NAME(sys_addtotal) .rept NR_syscalls-191 .long SYMBOL_NAME(sys_ni_syscall) .endr 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社3把增加的 sys_call_table 表項所對應(yīng)的向量,在include/asm-386/unistd.h 中進行必要聲明，以供用戶

14、進程和其他系統(tǒng)進程查詢或調(diào)用：增加后的部分 /usr/src/linux/include/asm-386/unistd.h 文件如下： . . #define _NR_sendfile 187 #define _NR_getpmsg 188 #define _NR_putpmsg 189 #define _NR_vfork 190 /* add by I */ #define _NR_addtotal 191 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社4測試程序（test.c）如下：include include _syscall1(int,addtotal,int, num) main() int

15、 i,j; do printf(Please input a numbern); while(scanf(%d,&i)=EOF); if(j=addtotal(i)=-1) printf(Error occurred in syscall-addtotal();n); printf(Total from 0 to %d is %d n,i,j); 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社Linux基礎(chǔ)及應(yīng)用第11章 嵌入式Linux陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.1嵌入式系統(tǒng)簡介 11.1.1 嵌入式系統(tǒng)的定義 嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)

16、合后的產(chǎn)物。 Linux提供了完成嵌入功能的基本的內(nèi)核和所需要的所有用戶界面，它是多面的。它能處理嵌入式任務(wù)和用戶界面。將Linux看作是連續(xù)的統(tǒng)一體，從一個具有內(nèi)存管理、任務(wù)切換和時間服務(wù)及其他的分拆的、微內(nèi)核到完整的服務(wù)器，支持所有的文件系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.1.2 嵌入式系統(tǒng)的特征 嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產(chǎn)品、面向應(yīng)用的，如果獨立于應(yīng)用自行發(fā)展，則會失去市場。嵌入式處理器的功耗、體積、成本、可靠性、速度、處理能力、電磁兼容性等方面均受到應(yīng)用要求的制約，這些也是各個半導(dǎo)體廠商之間競爭的熱點。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.2 嵌入式Li

17、nux基礎(chǔ) 11.2.1 嵌入式Linux的應(yīng)用信息家電：PDA，機頂盒，Digital Telephone，Answering Machine，Screen Phone；數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)：Ethernet Switches，Router，Bridge，Hub，Remote access servers，ATM，F(xiàn)rame relay；遠程通信；醫(yī)療電子；交通運輸；計算機外設(shè)；工業(yè)控制；航空航天領(lǐng)域陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.2.2 Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)勢1免許可證費用 嵌入式Linux的版權(quán)費是免費的，其購買費用僅為媒介成本。大多數(shù)的商業(yè)操作系統(tǒng)，例如Windows, Wi

18、ndows CE對每套操作系統(tǒng)收取一定的許可證費用。相對地，Linux是一個免費軟件，并且公開源代碼。只要不違反GPL（General Public License，通用版權(quán)許可協(xié)議），就可以自由應(yīng)用和發(fā)布Linux。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2有很高的穩(wěn)定性 在PC硬件上運行時，Linux是非?？煽亢头€(wěn)定的，特別是和現(xiàn)在流行的一些操作系統(tǒng)相比。 有兩個因素會影響穩(wěn)定性，一是使用了混亂的驅(qū)動程序。驅(qū)動程序的選擇很有限，有些穩(wěn)定有些不穩(wěn)定。一旦離開了通用的PC平臺，需要自己編寫。二是使用了硬盤。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社3強大的網(wǎng)絡(luò)功能 Linux天生就是一個網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，

19、幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)防議和網(wǎng)絡(luò)接口都已經(jīng)被定制在Linux中。Linux內(nèi)核在處理網(wǎng)絡(luò)防議方面比標準的Unix更具執(zhí)行效率，在每一個端口上有更高的吞吐量。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社4豐富的開發(fā)工具 Linux提供C, C+, JAVA以及其他很多的開發(fā)工具。更重要的是，愛好者可以免費獲得，技術(shù)上由全世界的自由軟件開發(fā)者提供支持。 Linux基于GNU的工具包，此工具包提供了完整與無縫交叉平臺開發(fā)工具，從編輯器到底層調(diào)試。其C編譯器產(chǎn)生更有效率的執(zhí)行代碼。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社5實時性 在實時性能方面，RT_Linux ，Hardhat Linux 等嵌入式Linux支持實

20、時性能；穩(wěn)定性好，安全性好。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.3 Linux I/O端口編程 11.3.1如何在C語言下使用I/O端口一般方法 在存取任何I/O端口之前，必須讓程序有如此做的權(quán)限。要完成這個目的，可以在程序一開始的地方（但是，要在任何I/O端口存取動作之前）調(diào)用ioperm()這個函數(shù)（該函數(shù)在文件unistd.h中，并且被定義在內(nèi)核中）。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社使用語法是：ioperm(from，num，turn_on) 其中from是第一個允許存取的I/O端口地址，num是接著連續(xù)存取I/O端口地址的數(shù)目。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社 函數(shù)i

21、operm()只能取得端口地址0 x000到0 x3ff的存取權(quán)限；至于較高地址的端口，需要使用函數(shù)iopl()（該函數(shù)可以一次存取所有的端口地址）。將權(quán)限等級參數(shù)值設(shè)為3（例如，iopl(3)），以便程序能夠存取所有的I/O端口（如果存取到錯誤的端口地址將對計算機造成各種不可預(yù)期的損害。同樣地，調(diào)用函數(shù)iopl()必需要擁有root的權(quán)限。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社 接著來實際地存取I/O端口。要從某個端口地址輸入一個字節(jié)(8位)的信息，調(diào)用函數(shù)inb(port)，該函數(shù)會傳回所取得的一個字節(jié)的信息。要輸出一個字節(jié)的信息，調(diào)用函數(shù)outb(value，port)。要從某兩個端口地

22、址x和x+1（兩個字節(jié)組成一個字，故使用組合語言指令inw）輸入一個字(16個bit)的信息，需要調(diào)用函數(shù)inw(x)；要輸出一個字的信息到兩個端口地址，需要調(diào)用函數(shù)outw(value，x)。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2替代方法：/dev/port 另一個存取I/O端口的方法是以函數(shù)open()打開文件/dev/port（一個字符設(shè)備，主設(shè)備編號為1，次設(shè)備編號為4），以便執(zhí)行讀與（或）寫的動作（注意標準輸出入函數(shù)f*()有內(nèi)部的緩沖，所以要避免使用）。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.3.2 硬件中斷與DMA存取 用戶程序如果在用戶模式下執(zhí)行，不可以直接使用硬件中斷(

23、IRQ)或DMA。用戶必須編寫一個內(nèi)核驅(qū)動程序。也就是說，在用戶模式中所寫的程序無法控制硬件中斷的產(chǎn)生。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.3.3 延遲時間 在用戶模式中執(zhí)行的進程不能精確地控制時間，因為Linux是個多用戶的操作環(huán)境，在執(zhí)行中的進程隨時會因為各種原因被暫停大約10ms到數(shù)秒（在系統(tǒng)負荷非常高的時候）。然而對于大多數(shù)使用I/O端口的應(yīng)用程序而言，這個延遲時間實際上算不了什么。要縮短延遲時間，需要使用函數(shù)nice將你在執(zhí)行中的進程設(shè)定成高優(yōu)先權(quán)，或使用即時調(diào)度法(real-time scheduling)。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.4 嵌入式Linux開發(fā)

24、 11.4.1 構(gòu)造嵌入式Linux前先要了解的幾個關(guān)鍵問題1如何引導(dǎo)?在PC上運行的Linux依靠PC的BIOS來提供這些配置和OS加載功能。 在一個嵌入式系統(tǒng)里經(jīng)常沒有這種BIOS。這樣就要提供同等的啟動代碼。 在大多數(shù)情況下，一個最小的通電自檢模塊，可以檢查內(nèi)存的正常運行、讓LED閃爍，并目驅(qū)動其它必須的硬件以使主Linux OS啟動和運行。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2需要虛擬內(nèi)存嗎? 由于CPU的原因，在嵌入式Linux中保存虛擬內(nèi)存代碼是明智的，因為將它清除很費事。而且還有另外一個原因它支持共享文本，這樣就可以使許多程序共享一個軟件。 虛擬內(nèi)存的調(diào)入功能可以被關(guān)掉，只要將

25、交換空間的大小設(shè)置為零。然后，如果用戶寫的程序比實際的內(nèi)存大，系統(tǒng)就會當作用戶的運行用盡了交換空間來處理，這個程序?qū)⒉粫\行。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社3選用什么樣的文件系統(tǒng)?實際上，許多商業(yè)性嵌入式系統(tǒng)，提供文件系統(tǒng)作為選項。許多或者是專用的文件系統(tǒng)或者是MS-DOS-Compatible文件系統(tǒng)。Linux提供MS-DOS-Compatible文件系統(tǒng)，同時還有其它多種選擇。 文件系統(tǒng)可以被放在傳統(tǒng)的磁盤驅(qū)動器、Flash Memory或其它這類的介質(zhì)上。而且，用于暫時保存文件，一個小RAM盤就足夠了。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社4如何消除嵌入式Linux系統(tǒng)對磁盤的依

26、賴？在一個嵌入式系統(tǒng)里，可能沒有磁盤。有兩種途徑可以消除對磁盤的依賴，這要看系統(tǒng)的復(fù)雜性和硬件的設(shè)計。 在一個簡單的系統(tǒng)里，當系統(tǒng)啟動后，內(nèi)核和所有的應(yīng)用程序都在內(nèi)存里。這就是大多數(shù)傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)工作模式，它同樣可以被Linux支持。有了Linux，就有了第二種可能性。因為Linux已經(jīng)有能力“加載”和“卸載”程序，一個嵌入式系統(tǒng)就可以利用它來節(jié)省內(nèi)存。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社5嵌入式Linux達到怎樣的實時性?在嵌入式領(lǐng)域中，實時并非是最重要的。嵌入式系統(tǒng)常常被錯誤地分為實時系統(tǒng)，盡管多數(shù)系統(tǒng)一般并不要求實時功能。實時是一個相對的詞，常常被嚴格地定義實時為對一事件以預(yù)定的方式

27、在極短的時間如微秒作出響應(yīng)，漸漸地，在如此短暫時間間隔內(nèi)的嚴格實時功能在專用DSP芯片或ASIC上實現(xiàn)了。只有在設(shè)計低層硬件FIFO、分散/聚集DMA引擎和定制硬件時才會有這樣的要求。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.4.2 嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社 嵌入式Linux開發(fā)流程 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11.4.3 開發(fā)嵌入式Linux的步驟1精簡內(nèi)核構(gòu)造內(nèi)核常用命令包括：make config， dep，clean，mrproper，zImage，bzImage，modules， modules install。（1）make conf

28、ig核心配置，（2）make dep尋找依存關(guān)系。（3）make clean清除以前構(gòu)核所產(chǎn)生的所有目標文件、模塊文件、核心以及一些臨時文件等，不產(chǎn)生任何文件。（4）make rmproper刪除所有因構(gòu)核過程中產(chǎn)生的所有文件。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社（5）make, make zImage, make bzImagemake：構(gòu)核。make zImage：在make的基礎(chǔ)上產(chǎn)生壓縮的核心映象文件./arch/$ (ARCH) /boot/zImage以及在./arch/$ (ARCH) /boot/compresed/目錄下產(chǎn)生一些臨時文件。make bzImage：在make的

29、基礎(chǔ)上產(chǎn)生壓縮比例更大的核心映象文件./arch/$ (ARCH) /boot/bzImage以及在./arch/$ (ARCH) /boot/compresed/目錄下產(chǎn)生一些臨時文件。在核心太大時進行。（6）make modules編譯模塊文件。（7）make modules install陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2系統(tǒng)啟動bootsect是第一個被讀入內(nèi)存中并執(zhí)行的程序。bootsect的啟動程序如下 ：第一步，bootsect將它從被ROM BIOS載入的絕對地址0 x7C00處搬到0 x90000處，然后利用一個jmpi（jump indirectly）的指令，跳到新位置

30、的jmpi的下一行去執(zhí)行。第二步，將其他segment registers包括DS, ES, SS都指向0 x9000這個位置，與CS看齊。另外將SP及DX指向一任意位移地址（offset），這個地址等一下會用來存放磁盤參數(shù)表（disk para- meter table）。第三步，接著利用BIOS中斷服務(wù)int 13h的第0號功能，重置磁盤控制器，使得剛才的設(shè)定發(fā)揮功能。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社第四步，完成重置磁盤控制器之后，bootsect就從磁盤上讀入緊鄰著bootsect的setup程序，也就是setup.S，此讀入動作是利用BIOS中斷服務(wù)int 13h的第2號功能。Se

31、tup的image將會讀入至程序所指定的內(nèi)存絕對地址0 x90200處，也就是在內(nèi)存中緊鄰著bootsect所在的位置。待setup的image讀入內(nèi)存后，利用BIOS中斷服務(wù)int 13h的第8號功能讀取目前磁盤的參數(shù)。第五步，讀入Linux的kernel。在讀入前，將會先呼叫BIOS中斷服務(wù)int l0h的第3號功能，讀取游標位置，之后再呼叫BIOS中斷服務(wù)int l0h的第13h號功能，在屏幕上輸出字串“Loading”，這個字串在boot linux時都會首先被看到。第六步，接下來做的事是檢查root device陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社3驅(qū)動程序在Linux系統(tǒng)里，設(shè)備驅(qū)

32、動程序所提供的這組入口點由一個結(jié)構(gòu)來向系統(tǒng)進行說明，此結(jié)構(gòu)定義為：#includestruct file_ operations int (*lseek)(struct inode *inode,struct file *filp, off_ t off, int pos); int (*read) (struct inode *inode, struct file *filp, char *buf, int count); int (*write)(struct inode *inode,struct file *filp, char *buf, int count);陳英 梁建武主編 中國

33、水利水電出版社 int (*readdir)(struct inode *inode,struct file *filp, struct dirent *dirent, int count); int (*select)(struct inode *inode,struct file *filp, int sel_ type, select_ table *wait); int (*ioctl) (struct inode *inode,struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned int arg); int (*mmap) (void);int

34、(*open) (struct inode *inode, struct file *filp); void (*release) (struct inode *inode, struct file *filp); int (*fsync) (struct inode *inode, struct file *filp);陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社4.將X-WINDOW換成MICRO WINDOWS Microwindows是使用分層結(jié)構(gòu)的設(shè)計方法。允許改變不同的層來適應(yīng)實際的應(yīng)用。在最底一層，提供了屏幕、鼠標/觸摸屏和鍵盤的驅(qū)動，使程序能訪問實際的硬件設(shè)備和其他用戶定制設(shè)備。在中間

35、一層，有一個輕巧的圖形引擎，提供了繪制線條，區(qū)域填充、繪制多邊形、裁剪和使用顏色模式的方法。在最上一層，提供了不同的API給圖形應(yīng)用程序使用。這些API可以提供或不提供桌面和窗口外型。2022/7/25 Linux基礎(chǔ)及應(yīng)用第1章 Linux入門2022/7/251.1 Linux基礎(chǔ)知識 Linux是專門為個人計算機所設(shè)計的操作系統(tǒng)。它最早是由Linus Torvalds設(shè)計的。 Linux是在Internet開放環(huán)境中開發(fā)的，它由世界各地的程序員不斷完善，而且免費供用戶使用。 2022/7/25Linux具有以下主要特性： 開放性 多用戶 多任務(wù) 良好的用戶界面 設(shè)備獨立性 提供了豐富的網(wǎng)

36、絡(luò)功能 2022/7/25可靠的系統(tǒng)安全 良好的可移植性 支持多種文件系統(tǒng) 2022/7/25需解決的問題 ：企業(yè)級技術(shù)支持；更多應(yīng)用程序支持；微軟的Windows系列產(chǎn)品之所以能取得今天的市場地位，是與其上擁有眾多的應(yīng)用軟件分不開的。在Linux產(chǎn)品中也必須裝有先進的應(yīng)用軟件，在這方面，進展雖有，但太過緩慢。如果沒有足夠的需求，銷售商們不會采用Linux，而如果沒有足夠的應(yīng)用程序，就不會有需求。因此，應(yīng)用程序這一關(guān)攻不下來，Linux就難以為繼。標準化；UNIX最初也是一個自由軟件，但發(fā)展到今天，已被各大廠商把持，版本繁多，互不兼容，這實際上阻礙了UNIX的發(fā)展。2022/7/251.2 L

37、inux系統(tǒng)安裝 做好安裝前的準備工作 ：安裝類型所需空間個人桌面包括圖形化桌面環(huán)境，至少需要1.78G空閑空間。若兼選GNOME和KDE桌面環(huán)境，則至少需要1.8GB的空閑空間工作站工作站安裝，包括圖形化桌面環(huán)境和軟件開發(fā)工具，至少需要2.1GB的空閑空間。兼選GNOME和KDE桌面環(huán)境至少需要2.2GB空閑空間服務(wù)器最基本的沒有X（圖形化環(huán)境）的服務(wù)器安裝需要850GB空閑空間；若要安裝除X以外的所有軟件包組，需要1.5GB空閑空間；若要安裝包括GNOME和KDE桌面環(huán)境的所有軟件包，至少需要5.0GB空閑空間定制基本的定制安裝需要475MB，如果選擇了全部軟件包，則至少需要5.0GB空閑

38、空間2022/7/25Linux的分區(qū)規(guī)定：（1）設(shè)備管理Linux把各種IDE設(shè)備分配了一個由hd前綴組成的文件；而對于各種SCSI設(shè)備，則分配了一個由sd前綴組成的文件。例如，第一個IDE設(shè)備，Linux就定義為hda；第二個IDE設(shè)備就定義為hdb；下面以此類推。而SCSI設(shè)備就應(yīng)該是sda、sdb、sdc等。2022/7/25（2）分區(qū)數(shù)量對于每一個硬盤（IDE或SCSI）設(shè)備，Linux分配了一個1到16的序列號碼，這就代表了這塊硬盤上面的分區(qū)號碼。例如，第一個IDE硬盤的第一個分區(qū)，在Linux下面映射的就是hda1，第二個分區(qū)就稱作是hda2。對于SCSI硬盤則是sda1、sdb

39、1等。（3）各分區(qū)的作用Linux規(guī)定了主分區(qū)（或者擴展分區(qū)）占用1至16號碼中的前4個號碼。以第一個IDE硬盤為例說明，主分區(qū)（或者擴展分區(qū)）占用了hda1、hda2、hda3、hda4，而邏輯分區(qū)占用了hda5到hda16等12個號碼。因此，Linux下面每一個硬盤總共最多有16個分區(qū)。2022/7/25 安裝Fedora Core Linux 1選擇安裝程序的用戶界面2022/7/252選擇語言2022/7/253配置鍵盤2022/7/254配置鼠標5選擇顯示器類型6選擇安裝類型2022/7/257設(shè)置磁盤分區(qū)2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社(1)選擇自動分區(qū):自動分區(qū)

40、在有關(guān)哪些數(shù)據(jù)要從系統(tǒng)中刪除這一方面允許你有控制權(quán)。(2)選擇用Disk Druid手工分區(qū) 2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社8配置引導(dǎo)裝載程序安裝程序提供了兩個引導(dǎo)裝載程序：GRUB和LILO?！癎RUB”（GRand Unified Bootloader）是一個默認安裝的功能強大的引導(dǎo)裝載程序。GRUB能夠通過連鎖載入另一個引導(dǎo)裝載程序來載入多種免費和專有操作系統(tǒng)（連鎖載入是通過載入另一個引導(dǎo)裝載程序來載入DOS或Windows之類不被支持的操作系統(tǒng)的機制）?！癓ILO”（Linux Loader）是用于 Linux的靈活多用的引導(dǎo)裝載程序。它并不依賴于某一特定文件系統(tǒng)，

41、能夠從軟盤和硬盤引導(dǎo)Linux內(nèi)核映像，甚至還能夠引導(dǎo)其他操作系統(tǒng)。2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社9網(wǎng)絡(luò)配置 如果網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有一個主機名（全限定域名），可以選擇要DHCP（動態(tài)主機配置協(xié)議）自動檢測它，或者在提供的字段手工輸入主機名。最后，如果手工輸入IP和子網(wǎng)掩信息，可能還需要輸入網(wǎng)關(guān)以及主要、次要和第三DNS地址。10防火墻配置11選擇支持的語言12配置時區(qū)2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社13設(shè)置根口令務(wù)必確認只有在進行系統(tǒng)管理時才使用根賬號，創(chuàng)建一個非根賬號來做日常工作。若需要快速修復(fù)某項事務(wù)，用su

42、-命令暫時登錄為根用戶。根口令必須至少包括六個字符；鍵入的口令不會在屏幕上顯示。必須把口令輸入兩次；如果兩個口令不匹配，安裝程序?qū)笾匦螺斎肟诹睢?022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社14選擇軟件包組 如果要完全安裝所有的軟件包，可以選擇最下面的“全部” ?？偘惭b大小的空間在頁面中會顯示出來，這就要求在分區(qū)的時候，根分區(qū)的掛載空間至少要大于這個空間。2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社15準備安裝16安裝軟件包17創(chuàng)建引導(dǎo)盤18安裝完成2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社1.3 Linux文件及文件系統(tǒng) Linux中常見的文件類型 1系統(tǒng)文件2022

43、/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社2編程和腳本文件2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社3常見的媒體文件 2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社4壓縮和歸檔文件2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社 Linux文件系統(tǒng)文件系統(tǒng)是操作系統(tǒng)用于明確磁盤或分區(qū)上的文件的方法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；即在磁盤上組織文件的方法。也指用于存儲文件的磁盤或分區(qū)，或文件系統(tǒng)種類。Linux是一個多用戶系統(tǒng)，操作系統(tǒng)本身的駐留程序存放在以根目錄開始的專用目錄中，有時被指定為系統(tǒng)目錄。 2022/7/25陳英梁建武主編中國水利水電出版社Linux支持多種文件系統(tǒng)。下面是最重要的幾個：

44、1minix2xia3ext24ext35nfs 6sysv陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社Linux基礎(chǔ)及應(yīng)用第2章 Linux基礎(chǔ)命令陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社 2.1 系統(tǒng)基本操作 1系統(tǒng)登錄（1）root用戶：超級用戶賬號，使用這個賬號可以在系統(tǒng)中做任何事情。（2）普通用戶：只能進行有限的操作。 用戶登錄分兩步進行：第一步，輸入用戶的登錄名，系統(tǒng)根據(jù)該登錄名來識別用戶；第二步，輸入用戶的口令，該口令是用戶自己選擇的一個字符串，對其他用戶是保密的，是在登錄時系統(tǒng)用來辨別真假用戶的關(guān)鍵字。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社 2系統(tǒng)退出 不論是超級用戶，還是普通用戶，需要退出

45、系統(tǒng)時，在shell提示符下，鍵入exit命令即可。 3重啟和關(guān)閉系統(tǒng)陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社修改口令 : Linux允許不同的用戶通過控制口令來保障信息的安全，用戶只有通過正確的口令才能登錄系統(tǒng)，Linux系統(tǒng)下用戶通過passwd命令來修改口令。 Linux用戶包括超級用戶和普通用戶，超級用戶具有最高權(quán)限，可以修改所有用戶的口令，而普通用戶只能修改自己的口令。 passwd命令一般格式： passwd 選項 賬戶名稱 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2.2 Linux常用操作命令2.2.1文件和目錄的基本概念：1文件與文件名 文件名是文件的標識，它由字母、數(shù)字、下劃線和圓點

46、組成的字符串來構(gòu)成。用戶應(yīng)該選擇有意義的文件名。Linux要求文件名的長度限制在255個字符以內(nèi)。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2文件的類型 Linux系統(tǒng)中有三種基本的文件類型:：普通文件、目錄文件和設(shè)備文件。 普通文件是用戶最經(jīng)常面對的文件，它又分為文本文件和二進制文件。 目錄文件的主要目的是用于管理和組織系統(tǒng)中的大量文件。它存儲一組相關(guān)文件的位置、大小等與文件有關(guān)的信息。目錄文件往往簡稱為目錄。 Linux系統(tǒng)把每一個I/O設(shè)備都看成一個文件，與普通文件一樣處理，這樣可以使文件與設(shè)備的操作盡可能統(tǒng)一。從用戶的角度來看，對I/O設(shè)備的使用和一般文件的使用一樣，不必了解I/O設(shè)備的細

47、節(jié)。設(shè)備文件可以細分為塊設(shè)備文件和字符設(shè)備文件。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社3樹型目錄結(jié)構(gòu) Linux系統(tǒng)通過目錄將系統(tǒng)中所有的文件分級、分層組織在一起，形成了Linux文件系統(tǒng)的樹型層次結(jié)構(gòu)。以根目錄為起點，所有其他的目錄都由根目錄派生而來。一個典型的Linux系統(tǒng)的樹型目錄結(jié)構(gòu) ：陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社4工作目錄、用戶主目錄與路徑 從邏輯上講，用戶在登錄到Linux系統(tǒng)中之后，每時每刻都處在某個目錄之中，此目錄被稱作工作目錄或當前目錄（Working Directory）。工作目錄用“.”表示，其父目錄用“.”表示。 用戶主目錄是系統(tǒng)管理員增加用戶時建立起來的（以后

48、也可以改變），每個用戶都有自己的主目錄，不同用戶的主目錄一般互不相同。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社路徑是指從樹型目錄中的某個目錄層次到某個文件的一條道路。此路徑的主要構(gòu)成是目錄名稱，中間用“/”分開。任一文件在文件系統(tǒng)中的位置都是由相應(yīng)的路徑?jīng)Q定的。用戶在對文件進行訪問時，要給出文件所在的路徑。 路徑又分相對路徑和絕對路徑。 絕對路徑是指從根目錄開始的路徑，也稱為完全路徑；相對路徑是從用戶工作目錄開始的路徑。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2.2.2文件和目錄命令1cat命令cat命令用于將文件內(nèi)容在標準輸出設(shè)備上顯示出來，它類似于DOS下的type命令。cat命令除了顯示文件功

49、能外，還可用來連接兩個或多個文件。cat命令用于顯示文件內(nèi)容的格式： cat 選項 文件名1 文件名2文件名N 命令主要選項含義：-n：由1開始對文件所有輸出的行數(shù)編號。-b：和-n相似,只不過對于空白行編號。-s：當遇到有連續(xù)兩行以上的空白行，就代換為一行的空白行。-v：顯示非打印字符。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2more命令more命令用來對內(nèi)容比較多的文件進行分頁顯示。more命令的格式： more 選項 文件名該命令一次顯示一屏，顯示一屏后暫停，并在底部顯示More-，同時還顯示已經(jīng)顯示的內(nèi)容占整個內(nèi)容的百分比。按Enter鍵可以向后移動一行；按空格鍵可以向后移動一頁；按B

50、鍵顯示上一屏內(nèi)容；按Q鍵退出。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社3cp命令 cp命令用于復(fù)制文件或目錄，它相當于DOS中的copy命令。 cp命令的格式： cp 選項 源文件或目錄 目標文件或目錄該命令把指定的源文件復(fù)制到目標文件，或者把指定目錄下的多個文件復(fù)制到目標目錄中。如果指定的目標文件名存在，用cp命令拷貝文件后，默認情況下這個文件就會被新文件覆蓋。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社4pwd命令pwd命令用于顯示當前所處目錄。pwd命令的格式： pwd此命令不帶任何參數(shù)，用于顯示當前目錄的絕對路徑。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社5ls命令ls命令用于查看目錄的內(nèi)容。ls命令

51、的格式： ls 選項 目錄或文件 該命令列出指定目錄的內(nèi)容，默認情況下，輸出條目按字母順序排列。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社6cd命令cd命令用于更改目錄。cd命令的格式： cd 目錄名該命令將當前目錄改變至指定的目錄。若沒有指定的目錄，則回到用戶的個人目錄。該命令要求用戶必須擁有對指定目錄的執(zhí)行和讀權(quán)限。要進入上一級目錄，直接執(zhí)行”cd .”命令即可。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社7mkdir命令mkdir命令用于創(chuàng)建目錄。mkdir命令的格式： mkdir 選項 目錄名該命令創(chuàng)建目錄時，要求創(chuàng)建目錄的用戶在當前目錄中具有寫權(quán)限，并且所創(chuàng)建的目錄名不是當前目錄下已有的目錄或文

52、件名。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社8rmdir命令rmdir命令用于刪除空的目錄。 rmdir命令的格式： rmdir 選項 目錄名該命令從當前目錄下刪除一個或多個子目錄，被刪除的目錄必須是空目錄。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社9rm命令rm命令用于刪除文件或目錄。 rm命令的格式： rm 選項 文件名或目錄名該命令刪除一個或多個文件（目錄），它可以將某個目錄及其下的所有文件和子目錄均刪除。如要刪除目錄必須加上參數(shù)“-r”，否則只刪除文件而不刪除目錄。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社10mv命令mv命令用于移動或更名現(xiàn)有的文件或目錄。mv命令的格式： mv 選項 源文件或目錄

53、 目標文件或目錄該命令根據(jù)第二個參數(shù)的類型是文件或者目錄來選擇是執(zhí)行重命名還是移動操作。當?shù)诙€參數(shù)是文件時，執(zhí)行重命名操作，此時，源文件或目錄只有一個；當?shù)诙€參數(shù)是已存在的目錄時，源文件或目錄可以有多個，執(zhí)行移動操作。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社11grep、fgrep和egrep命令 這組命令以指定模式搜索文件，并通知用戶在什么文件中搜索到與指定的模式匹配的字符串，并打印出所有包含該字符串的文本行，在該文本行的最前面是該行所在的文件名。grep命令一次只能搜索一個指定的模式；egrep命令檢索擴展的正則表達式（包括表達式組和可選項）；fgrep命令檢索固定字符串，它不識別正則表

54、達式，是快速搜索命令。語法：grep 選項 查找模式 文件名1，文件名2，egrep 選項 查找模式 文件名1，文件名2，fgrep 選項 查找模式 文件名1，文件名2， 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社12find功能：在目錄結(jié)構(gòu)中搜索文件，并執(zhí)行指定的操作。此命令提供了相當多的查找條件，功能很強大。 語法：find 起始目錄 尋找條件 操作陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社13locate命令 locate命令用于查找文件，它比find命令的搜索速度快，它需要一個數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫由每天的例行工作（crontab）程序來建立。當我們建立好這個數(shù)據(jù)庫后，就可以方便地來搜尋所需文件了。該

55、命令的一般形式為： locate 相關(guān)字陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社14wc命令wc命令的功能為統(tǒng)計指定文件中的字節(jié)數(shù)、字數(shù)、行數(shù), 并將統(tǒng)計結(jié)果顯示輸出。語法：wc 選項 文件說明：該命令統(tǒng)計給定文件中的字節(jié)數(shù)、字數(shù)、行數(shù)。如果沒有給出文件名，則從標準輸入讀取。wc同時也給出所有指定文件的總統(tǒng)計數(shù)。字是由空格字符區(qū)分開的最大字符串。該命令各選項含義如下：- c 統(tǒng)計字節(jié)數(shù)。- l 統(tǒng)計行數(shù)。- w 統(tǒng)計字數(shù)。陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社15ln命令該命令在文件之間創(chuàng)建鏈接。 語法：ln 選項 目標 鏈接名ln 選項 目標 目錄16sort命令 sort命令的功能是對文件中的各

56、行進行排序。實際上，sort命令可以被認為是一個非常強大的數(shù)據(jù)管理工具，用來管理內(nèi)容類似數(shù)據(jù)庫記錄的文件。語法： sort 選項 文件陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社17uniq命令 文件經(jīng)過處理后在它的輸出文件中可能會出現(xiàn)重復(fù)的行。這時可以使用uniq命令將這些重復(fù)行從輸出文件中刪除，只留下每條記錄的唯一樣本。 語法：uniq 選項 文件 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社18修改文件權(quán)限 文件或目錄的訪問權(quán)限分為只讀，只寫和可執(zhí)行三種。用戶也可根據(jù)需要把訪問權(quán)限設(shè)置為需要的任何組合。 有三種不同類型的用戶可對文件或目錄進行訪問：文件所有者、同組用戶、其他用戶。 用戶可以利用Linux

57、系統(tǒng)提供的chmod命令來重新設(shè)定不同的訪問權(quán)限。也可以利用chown命令來更改某個文件或目錄的所有者。利用chgrp命令來更改某個文件或目錄的用戶組。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社19comm命令 命令功能是可以用來比較兩個文件內(nèi)容的差別。但只對兩個有序的文件進行比較，排序可以使用sort命令。語法：comm - 123 file1 file2 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2.2.3進程管理命令 1進程及作業(yè)的概念 Linux系統(tǒng)上所有運行的東西都可以稱之為一個進程。每個用戶任務(wù)、每個系統(tǒng)管理守護進程，都可以稱之為進程。進程的一個比較正式的定義是：在自身的虛擬地址空間運行的一

58、個單獨的程序。 Linux操作系統(tǒng)包括三種不同類型的進程，每種進程都有自己的特點和屬性。交互進程由一個shell啟動的進程。交互進程既可以在前臺運行，也可以在后臺運行。批處理進程這種進程和終端沒有聯(lián)系，是一個進程序列。監(jiān)控進程（也稱守護進程）Linux系統(tǒng)啟動時啟動的進程，并在后臺運行。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2啟動進程 啟動一個進程有兩個主要途徑：手工啟動和調(diào)度啟動 。（1）手工啟動由用戶輸入命令，直接啟動一個進程便是手工啟動進程。但手工啟動進程又可以分為很多種，根據(jù)啟動的進程類型不同、性質(zhì)不同，實際結(jié)果也不一樣。 （2）調(diào)度啟動有時候需要對系統(tǒng)進行一些比較費時而且占用資源的維

59、護工作，這些工作適合在深夜進行，這時候用戶就可以事先進行調(diào)度安排，指定任務(wù)運行的時間或者場合，到時候系統(tǒng)會自動完成這一切工作。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社3進程控制命令（1）who命令該命令主要用于查看當前在線上的用戶情況。 （2）w命令該命令也用于顯示登錄到系統(tǒng)的用戶情況，但是與who不同的是，w命令功能更加強大，它不但可以顯示有誰登錄到系統(tǒng)，還可以顯示出這些用戶當前正在進行的工作 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社（3）ps命令ps命令用于查看Linux系統(tǒng)的進程狀態(tài)。（4）top命令top命令和ps命令的基本作用是相同的，顯示系統(tǒng)當前的進程和其他狀況；但是top是一個動態(tài)顯示

60、過程，即可以通過用戶按鍵來不斷刷新當前狀態(tài)。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社（5）kill命令當需要中斷一個前臺進程的時候，通常是使用Ctrl+C 組合鍵；但是對于一個后臺進程恐怕就不是一個組合鍵所能解決的了，這時就必須求助于kill命令。該命令可以終止后臺進程。 陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2.2.4 文件壓縮命令1gzip命令gzip命令用于對文件進行壓縮和解壓縮。一般格式為： gzip 選項 壓縮文件名/解壓縮文件名陳英 梁建武主編 中國水利水電出版社2unzip命令unzip命令用于解壓winzip格式的壓縮文件。一般格式為： unzip 選項 壓縮文件名.zip 3ta