LINUX系統(tǒng)課件 第一章

Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核分析湘潭大學(xué)信息工程學(xué)院開(kāi)課目的培養(yǎng)綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力編程語(yǔ)言：C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言操作系統(tǒng)原理計(jì)算機(jī)組成原理數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提高閱讀代碼的水平提高設(shè)計(jì)和編碼水平學(xué)習(xí)曲線時(shí)間興趣講課內(nèi)容操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux的歷史與現(xiàn)狀什么是操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中負(fù)責(zé)支撐應(yīng)用程序運(yùn)行環(huán)境以及用戶操作環(huán)境的系統(tǒng)軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)資源的管理者為用戶提供了一個(gè)抽象概念上的計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的核心與基石操作系統(tǒng)的發(fā)展批處理操作系統(tǒng)串行，非交互單任務(wù)單用戶操作系統(tǒng)串行，交互Dos多任務(wù)單用戶操作系統(tǒng)并行，交互Windows98多任務(wù)多用戶操作系統(tǒng)并行，交互，分時(shí)共享Unix、Linux、WindowsXP實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)并行，響應(yīng)時(shí)間短，容錯(cuò)性強(qiáng)嵌入式Linux分布式操作系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)，任務(wù)分擔(dān)Mach廣義操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)內(nèi)核系統(tǒng)庫(kù)ANSIC窗口庫(kù)系統(tǒng)應(yīng)用編輯器編譯器瀏覽器系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)庫(kù)操作系統(tǒng)內(nèi)核硬件用戶應(yīng)用API調(diào)用內(nèi)核調(diào)用用戶狹義操作系統(tǒng)計(jì)算機(jī)科學(xué)中所指的操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)程管理內(nèi)存管理設(shè)備管理網(wǎng)絡(luò)管理文件系統(tǒng)系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)庫(kù)操作系統(tǒng)內(nèi)核硬件用戶應(yīng)用API調(diào)用內(nèi)核調(diào)用用戶操作系統(tǒng)內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)——單內(nèi)核內(nèi)核包含文件系統(tǒng)、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理、設(shè)備管理等模塊，并且這些模塊作為一個(gè)整體運(yùn)行在內(nèi)核模式中應(yīng)用程序與內(nèi)核模塊、內(nèi)核模塊間的通信是通過(guò)函數(shù)調(diào)用實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序虛擬文件系統(tǒng)進(jìn)程管理、內(nèi)存管理IPC、文件系統(tǒng)設(shè)備管理硬件內(nèi)核模式用戶模式操作系統(tǒng)內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)——微內(nèi)核內(nèi)核僅包含一些最基本功能，運(yùn)行在內(nèi)核模式下其它操作系統(tǒng)功能以服務(wù)器的形式提供，運(yùn)行在用戶模式下通信是通過(guò)進(jìn)程間通信（IPC）實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用程序設(shè)備服務(wù)器文件服務(wù)器IPC、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理硬件內(nèi)核模式用戶模式單內(nèi)核與微內(nèi)核應(yīng)用程序虛擬文件系統(tǒng)進(jìn)程管理、內(nèi)存管理IPC、文件系統(tǒng)設(shè)備管理硬件內(nèi)核模式用戶模式應(yīng)用程序設(shè)備服務(wù)器文件服務(wù)器IPC、進(jìn)程管理、內(nèi)存管理硬件單內(nèi)核與微內(nèi)核單內(nèi)核優(yōu)點(diǎn)開(kāi)銷小單內(nèi)核缺點(diǎn)內(nèi)核復(fù)雜可移值性差單內(nèi)核例子Linux微內(nèi)核優(yōu)點(diǎn)內(nèi)核簡(jiǎn)單可移值性好微內(nèi)核缺點(diǎn)開(kāi)銷大微內(nèi)核例子NT講課內(nèi)容操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux的歷史與現(xiàn)狀Linux之父Linus

Torvalds（林納斯·托瓦茲，1969年12月28日生）畢業(yè)與芬蘭赫爾辛基大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)系，大學(xué)二年級(jí)時(shí)編寫(xiě)Linux現(xiàn)供職于開(kāi)放源代碼開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室（OSDL：OpenSourceDevelopmentLabs）講課內(nèi)容操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux與UnixLinux與POSIXLinux與MINIXLinux與GNULinux與InternetLinux的歷史與現(xiàn)狀Unix操作系統(tǒng)美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室的Ken.Thompson和DennisRitchie于1969年夏開(kāi)發(fā)的一個(gè)分時(shí)操作系統(tǒng)跨平臺(tái)：使得Unix能夠在多個(gè)硬件平臺(tái)上運(yùn)行，使得Unix在移植過(guò)程中不必要修改所有的代碼可配置貝爾實(shí)驗(yàn)室的SVR4（SystemVRelease4）和伯克利大學(xué)開(kāi)發(fā)的4.4BSDDEC公司的DigitalUnix，IBM公司的AIX，HP公司的HP-Unix，Sun公司的Solaris以及蘋(píng)果公司的MacOSXLinux操作系統(tǒng)Linux指的是由Linus

Torvalds維護(hù)的開(kāi)放源代碼UNIX類操作系統(tǒng)的內(nèi)核。是UNIX在Intelix86上的實(shí)現(xiàn)Linux：開(kāi)放的操作系統(tǒng)是一個(gè)UNIX操作系統(tǒng)的克隆，可以免費(fèi)使用，遵循GPL聲明，可以自由修改和傳播。Linux包含了人們希望操作系統(tǒng)擁有的所有功能特性，這些功能包括真正的多任務(wù)、虛擬內(nèi)存、世界上最快的TCP/IP驅(qū)動(dòng)程序、共享庫(kù)和多用戶支持。它不僅繼承了UNIX的特征，而且在許多方面超過(guò)了UNIX。最新公布的全球超級(jí)計(jì)算機(jī)500強(qiáng)名單顯示，運(yùn)行Linux操作系統(tǒng)的超級(jí)計(jì)算機(jī)為427部，在500強(qiáng)中的份額已經(jīng)占到85.4%排名第一。排第二位的是Unix操作系統(tǒng)，有25部超級(jí)計(jì)算機(jī)運(yùn)行這一軟件。份額為5%。講課內(nèi)容操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux與UnixLinux與POSIXLinux與MINIXLinux與GNULinux與InternetLinux的歷史與現(xiàn)狀操作系統(tǒng)接口Unix多種版本在調(diào)用接口上的不一致，造成了應(yīng)用程序的移植問(wèn)題對(duì)于創(chuàng)建進(jìn)程服務(wù)，A版本提供的接口是fork，B版本提供的接口是fork1。那么，凡是在A版本上使用fork的應(yīng)用要移植到B版本上都要進(jìn)行修改。系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)庫(kù)操作系統(tǒng)內(nèi)核硬件用戶應(yīng)用API調(diào)用內(nèi)核調(diào)用POSIX標(biāo)準(zhǔn)1989年IEEE制定了一個(gè)調(diào)用接口標(biāo)準(zhǔn)，稱為POSIX（PortableOperationSystemInterfacebased-onUnix）標(biāo)準(zhǔn)定義了操作系統(tǒng)的調(diào)用接口，但沒(méi)有限制內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)（接口與實(shí)現(xiàn)分離原則）講課內(nèi)容操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux與UnixLinux與POSIXLinux與MINIXLinux與GNULinux與InternetLinux的歷史與現(xiàn)狀MINIX之父AndrewS.Tanenbaum，荷蘭人，生于1944年，加州伯克利大學(xué)博士，現(xiàn)供職于荷蘭Vrije大學(xué)。經(jīng)典著作有：操作系統(tǒng)：設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)代操作系統(tǒng)MINIX操作系統(tǒng)87年Andrew編寫(xiě)了第一個(gè)運(yùn)行在IBMPC機(jī)上的開(kāi)放源代碼的Unix克隆版本MINIX（mini-Unix），是一個(gè)高度模塊化、可靠和安全的操作系統(tǒng)。主要用于學(xué)生學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)原理。MINX基于微內(nèi)核結(jié)構(gòu)，大約只有4000行代碼運(yùn)行在內(nèi)核模式中?，F(xiàn)在稱為MINIX3，可在下載講課內(nèi)容操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux與UnixLinux與POSIXLinux與MINIXLinux與GNULinux與InternetLinux的歷史與現(xiàn)狀GNU計(jì)劃在計(jì)算機(jī)工業(yè)發(fā)展的初期，軟件只是硬件的附屬品。但是，公司很快認(rèn)識(shí)到軟件的價(jià)值，對(duì)軟件實(shí)施了版權(quán)控制，并限制源代碼的發(fā)布。RichardM.Stallman于1984年一手創(chuàng)辦GNU計(jì)劃和自由軟件基金會(huì)，制定并頒布的通用公共許可證（GPL）使得軟件可以在此許可證的保護(hù)下被自由的傳播和修改。通用公共許可證保證任何人都有發(fā)布自由軟件的權(quán)利保證任何人都能得到源代碼或在需要時(shí)得到源代碼保證任何人都能修改自由軟件或把自由軟件的一部分用于新的自由軟件保證任何人都能知道以上權(quán)利禁止任何人不承認(rèn)這些權(quán)利或要求其它人放棄這些權(quán)利如果修改了自由軟件或發(fā)布了自由軟件的副本，這些規(guī)定就轉(zhuǎn)化為修改者的責(zé)任講課內(nèi)容操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux與UnixLinux與POSIXLinux與MINIXLinux與GNULinux與InternetLinux的歷史與現(xiàn)狀I(lǐng)nternet對(duì)Linux的影響Linux可以說(shuō)完全是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的產(chǎn)物，它是在互聯(lián)網(wǎng)上產(chǎn)生、發(fā)展和不斷壯大起來(lái)的。全世界的操作系統(tǒng)愛(ài)好者通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)共同開(kāi)發(fā)和維護(hù)Linux。講課內(nèi)容操作系統(tǒng)簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux簡(jiǎn)介L(zhǎng)inux的歷史與現(xiàn)狀Linux的歷史Linus在自己的PC上，利用Andrew教授自行設(shè)計(jì)的MINIX為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，開(kāi)發(fā)了屬于他自己的第一個(gè)程序。Linus說(shuō)剛開(kāi)始的時(shí)候他根本沒(méi)有想到要編寫(xiě)一個(gè)操作系統(tǒng)內(nèi)核?！坝谑俏矣植坏貌粚?xiě)一個(gè)磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序，然后是一個(gè)文件系統(tǒng)。而一旦當(dāng)你有了任務(wù)切換器、文件系統(tǒng)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序之后，你當(dāng)然就擁有了一個(gè)UNIX”或者至少是它的一個(gè)內(nèi)核。Linux就以這樣一種極其古怪但也極其自然的方式問(wèn)世了。Linux的歷史Linus并沒(méi)有在MINIX新聞組中公布它。他只是在赫爾辛基技術(shù)大學(xué)的一臺(tái)FTP服務(wù)器上發(fā)了一則消息，說(shuō)用戶可以下載Linux的公開(kāi)版本。到1992年1月止，全世界大約只有100個(gè)左右的人在使用Linux。1993年，Linus

的第一個(gè)“產(chǎn)品”版Linux1.0問(wèn)世的時(shí)候，是按完全自由發(fā)行版權(quán)進(jìn)行發(fā)行的。內(nèi)核源代碼的發(fā)展和大小版本發(fā)布日期1.01994-03-031.2.131995-02-082.0.392001-01-092.2.222002-09-162.6.222007-07-083.6R42012-09-01Linux內(nèi)核版本Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的開(kāi)發(fā)和規(guī)范一直是由Linux社區(qū)控制的，版本也是唯一的。目前內(nèi)核版本已經(jīng)達(dá)到了2.6內(nèi)核版本號(hào)一般由三位數(shù)組成，如2.4.3和2.3.5等。其中頭兩位數(shù)表示版本號(hào)，中間一位如果是偶數(shù)代表的是穩(wěn)定版本，如果是奇數(shù)則代表的是開(kāi)發(fā)版本，最后一位表示發(fā)行號(hào)

Linux發(fā)行版本在Linux內(nèi)核日趨穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，很多社區(qū)、公司整合了各種庫(kù)和應(yīng)用，開(kāi)始建立軟件包來(lái)簡(jiǎn)化新用戶安裝和使用Linux的方法，推出了多種Linux發(fā)行版本Slackware：最早的發(fā)行版本Debian：真正非商業(yè)化的發(fā)行版本Redhat：最早的商業(yè)化的發(fā)行版本BluePointLinux和紅旗Linux：國(guó)產(chǎn)Linux內(nèi)核源代碼可以在L