【Linux基础】之--Linux基础学习(1)-Linux系统介绍
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严格的说，Linux只是一个内核，它需要和一系列软件工具构成一个完整的操作系统提供给用户使用，下面先从操作系统说起。
1. 操作系统介绍
操作系统位于底层硬件与用户之间，是两者沟通的桥梁，它的作用是管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，合理地组织计算机系统的工作流程，以便有效地利用这些资源为使用者提供一个功能强大、使用方便的操作环境。用户可以通过操作系统的用户界面，输入命令。操作系统则对命令进行解释，驱动硬件设备，实现用户要求。以现代标准而言，一个标准PC的操作系统应该提供以下的功能：
- 进程管理（Processing Management）
进程管理是操作系统的核心功能之一，负责创建、调度和终止进程。它确保系统资源（如CPU时间）在多个进程之间公平分配，并提供进程间通信（IPC）机制。
- 创建和终止进程：操作系统可以创建新进程（如通过fork系统调用）和终止现有进程。
- 调度：操作系统使用调度算法（如轮转调度、优先级调度）来决定哪个进程在何时运行。
- 同步和通信：提供进程间通信（如管道、消息队列）和同步机制（如信号量、互斥锁）。
- 内存管理（Memory Management）
内存管理负责管理系统的主存（RAM），确保各个进程能够安全、高效地使用内存。
- 内存分配：操作系统分配内存给进程，并在进程终止时回收内存。
- 虚拟内存：通过分页或分段机制，操作系统可以使进程使用比实际物理内存更多的内存。
- 内存保护：确保一个进程不能访问另一个进程的内存区域，防止数据泄露和系统崩溃。
- 文件系统（File System）
文件系统管理存储设备上的数据，提供文件和目录的创建、删除、读取和写入功能。
- 文件管理：提供文件的创建、删除、读取、写入和权限管理。
- 目录管理：组织文件，提供目录的创建、删除和导航功能。
- 存储管理：管理磁盘空间，处理文件的物理存储和检索。
- 网络通信（Networking）
网络通信模块负责管理系统的网络连接，提供数据传输和网络服务。
- 协议栈：实现网络协议（如TCP/IP），处理数据包的发送和接收。
- 网络接口：管理网络接口卡（NIC），处理网络连接的建立和断开。
- 网络服务：提供网络服务（如DNS、DHCP），支持应用层协议（如HTTP、FTP）。
- 安全机制（Security）
安全机制保护系统和数据免受未经授权的访问和恶意攻击。
- 身份验证：验证用户身份（如用户名和密码、双因素认证）。
- 访问控制：控制用户和进程对系统资源的访问权限（如文件权限、ACL）。
- 加密：保护数据的机密性和完整性（如SSL/TLS、文件加密）。
- 用户界面（User Interface）
用户界面提供用户与操作系统交互的方式，可以是命令行界面（CLI）或图形用户界面（GUI）。
- 命令行界面（CLI）：通过命令行解释器（如Bash、PowerShell）接受用户输入的命令。
- 图形用户界面（GUI）：通过窗口、图标、菜单和指针（WIMP）提供直观的交互方式。
- 驱动程序（Device Drivers）
驱动程序是操作系统与硬件设备之间的桥梁，负责控制和管理硬件设备。
- 设备控制：提供对硬件设备的低级控制（如读写磁盘、发送打印任务）。
- 设备抽象：抽象硬件设备的细节，提供统一的接口供操作系统和应用程序使用。
- 中断处理：处理硬件设备发出的中断信号，确保设备与操作系统的高效通信。
这些功能模块共同协作，确保操作系统能够高效、安全地管理计算机资源，并为用户和应用程序提供友好的操作环境。
2. Linux介绍
Linux是一个类Unix（Unix-like）的操作系统。1991年10月份由芬兰赫尔辛基大学的在校生林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）所发布。
Linux操作系统由内核和一系列软件和工具构成，包括系统调用接口、设备驱动程序、文件系统、网络协议栈等。它以其高度的稳定性和安全性，以及对硬件的广泛支持而著称。Linux可以运行在各种不同的硬件架构上，从个人电脑、服务器到嵌入式设备如手机、路由器、智能电视等。
Linux内核（Kernel）遵循GNU通用公共许可协议（GPL），这使得它成为了一个开源项目，吸引了全世界成千上万的程序员参与开发和改进，形成了一个庞大的全球开发者和用户社区。林纳斯·托瓦兹仍然拥有Linux内核选择代码和合并新方法的最终裁定权。
Linux发行版（distribution）是基于Linux内核和GNU工具的完整操作系统，它们包含了图形用户界面、办公应用、开发工具、多媒体软件等，以适应不同用户的需求。常见的Linux发行版包括Red Hat、Debian、Arch Linux、Fedora、Ubuntu等，每种发行版都有其独特的特点和用户群。
3. Linux历史
1969年，肯·汤普逊(Ken Thompson)在参与美国 AT&T 公司贝尔实验室的Multics操作系统项目的过程中开发了一款游戏Space Travel。Multics项目失败之后，他找来丹尼斯·里奇（Dennis Ritchie）为这个游戏开发一个极其简单的操作系统，并于 1970 年被命名为Unix。
1973年，丹尼斯·里奇用C语言（内核和 I/O 除外）重新编写了Unix系统。高级语言编写的操作系统具有更佳的兼容性，也能更容易地移植到不同的计算机平台。
1979年，AT&T 公司宣布了对Unix系统的商业化计划，随之开源软件业转变成了版权式软件产业，源代码被当作商业机密，成为专利产品，人们再也不能自由地享受科技成果。
1983年，理查德·马修·斯托曼（Richard Stallman）面对于如此封闭的软件创作环境，发起了GNU源代码开放计划并制定了著名的GPL许可协议。
1987年，GNU计划获得了一项重大突破，即发布了gcc编译器，这使得程序员可以基于该编译器编写出属于自己的开源软件，GNU项目开发出许多高质量的免费软件，其中包括有名的Emacs编辑系统、Bash Shell程序、GCC系列编译程序、GDB调试程序等等。
1991年10月，芬兰赫尔辛基大学的在校生林纳斯·托瓦兹（Linus Torvalds）编写了一款名为Linux的操作系统，该系统因其较高的代码质量且基于GNU的GPL许可协议的开放源代码特性，迅速得到了GNU计划和一大批黑客程序员的支持。
1991年10月5日（这是第一次正式向外公布时间）。Linux存在着许多不同的Linux版本，但它们都使用了Linux内核。
1994年3月，Linux1.0发布，代码量17万行，当时是按照完全自由免费的协议发布，随后正式采用GPL协议。
1995年1月，BobYoung创办了RedHat（小红帽），以GNU/Linux为核心，集成了400多个源代码开放的程序模块，搞出了一种冠以品牌的Linux，即Red Hat Linux，称为Linux"发行版"。
1996年6月，Linux2.0内核发布，此内核有大约40万行代码，并可以支持多个处理器。此时的Linux已经进入了实用阶段，用户350万人
1998年以后，随着GNU源代码开放计划和Linux系统的继续火热，以IBM和Intel为首的多家IT企业巨头开始大力推动开放源代码软件的发展。
2001年1月，Linux2.4内核发布，它进一步地提升了SMP系统的扩展性，同时它也集成了很多用于支持桌面系统的特性：USB、PC卡（PCMCIA）的支持、内置的即插即用等等功能。
2003年4月，Red Hat Linux 9.0发布。重点放在改善桌面应用方面，包括改进安装过程、更好的字体浏览、更好的打印服务等。统计表明，2003年，Red Hat的 Linux市场份额为86% 。
现如今Linux各种发行版也越发成熟稳定，如Red Hat、Debian、Arch Linux、Fedora、Ubuntu、openSUSE等。这些发行版在内核相同的基础上，提供了不同的用户界面、软件包管理系统和预装软件，以满足不同用户和场景的需求，不仅主流服务器、x86桌面系统，其还常常被用于嵌入式系统，机顶盒、手机、交换机、游戏机、PDA、网络交换机、路由器等等。
截至2024年8月，Linux6.10内核发布。
4. Linux系统结构
Linux系统结构可以抽象为3个层次，Linux内核（Kernel）、命令解释层（Shell）、应用层。
- 内核层：内核层是Linux系统的核心和基础，它直接附着在硬件平台之上，控制和管理系统内各种资源（硬件资源和软件资源），有效地组织进程的运行，从而扩展硬件的功能，提高资源的利用效率，为用户提供方便、高效、安全、可靠的应用环境。
- Shell层：Shell层是与用户直接交互的界面。用户可以在提示符下输入命令行，由Shell解释执行并输出相应结果或者有关信息，所以我们也把 Shell 称作命令解释器，利用系统提供的丰富命令可以快捷而简便地完成许多工作。
- 应用层：应用层提供一套图形环境。在Linux上广泛应用的有Gnome、KDE等桌面环境；i3、bspwm、dwm等窗口管理器。
5. Linux内核
LInux内核发布地址： https://www.kernel.org/
Mainline（主线版）是Linux内核的最新开发版本，由Linus Torvalds维护和发布。它代表了Linux内核的主分支，包含了最新的功能和改进。主线上的内核版本大约每十周发布一次，这些版本可能包含新的特性和实验性的代码，因此它们可能不如稳定版那样适合生产环境。
Stable（稳定版）是指Linux内核的一个版本，它在主线（mainline）版本中经过充分测试和调试后发布。稳定版内核通常包括了一系列的bug修复和安全更新，但不引入新的功能或重大更改。稳定版内核的目的是提供一个既可靠又稳定的运行环境，适合大多数用户和应用场景。
Longterm（长期支持版）是Linux内核的一个特别类别，它提供比常规稳定版更长的维护期。长期支持版内核主要用于那些需要长期稳定性和安全更新的环境，例如服务器和嵌入式系统。这些版本通常会接收重要的bug修复和安全补丁，直到它们达到生命周期的终点（EOL - End Of Life）。
目前最新的内核版本是2024年8月3日公布的6.10.3版，Linux内核版本号命名的规则：r.x.y
r：表示目前发布的内核主版本。
x：x是偶数表示稳定版本，主要用于企业等生产环境; 若是奇数表示开发中版本，主要用于开发和测试新功能。
y: 修订版本号，表示修改的次数。
6. Linux名称争议
GNU计划的支持者与开发者，特别是其创立者 理查德·斯托曼（Richard Matthew Stallman）主张 Linux 应称为“GNU/Linux”较为恰当，因为此类操作系统使用了众多 GNU 程序，包含Bash（Shell 程序）、库、编译器等等作为 Linux 内核上的系统包。Linux 社区中的一些成员，如埃里克·斯蒂芬·雷蒙（Eric Steven Raymond）、Linus等人，偏好 Linux 的名称，认为 Linux 朗朗上口，短而好记，拒绝使用“GNU/Linux”作为操作系统名称。并且认为 Linux 并不属于 GNU 计划的一部分。现在，有部分 Linux 发行版，如 Debian ，采用了“GNU/Linux”的称呼。
7. Linux发行版
Linux发行版通常包含了桌面环境、办公软件、媒体工具、数据库等。为用户预先集成好了Linux操作系统及各种应用软件。用户安装后，只需简单设置就可以使用。不同的发行版通过包管理系统来进行应用软件的管理。这些操作系统通常由Linux内核、以及来自GNU计划的大量的函数库，和基于X Window或者Wayland的图形界面。有些发行版考虑到容量大小而没有预装图形界面，如：Arch Linux。
包管理系统（
Package Management System）是Linux操作系统中用于自动化管理软件包的工具集。它负责软件包的安装、更新、配置和卸载，同时处理软件包之间的依赖关系。包管理系统通过集中式的软件仓库来存储软件包，这些仓库可以是本地的，也可以是远程的，从而简化了软件的分发和维护过程.
7.1. Red Hat Enterprise Linux (RHEL)
特点：企业级稳定性和安全性，适合关键业务应用。提供长期服务级别协议（SLA）和专业技术支持。广泛的硬件和软件认证。
应用场景：服务器环境、云计算基础设施、企业数据中心。
Red Hat： https://www.redhat.com/
7.2. Debian
特点：以稳定性和安全性著称，注重自由软件原则。通过严格的软件包审核流程确保系统的可靠性。提供广泛的软件选择。
应用场景：服务器、桌面环境、开发平台。
Debian： https://www.debian.org/
7.3. Arch Linux
特点：简单、轻量级和高度可定制的特点。采用滚动发布模式，允许用户始终保持最新的软件版本。社区活跃，提供大量的软件包和文档。
应用场景：技术爱好者、高级用户、对系统控制有高要求的用户。
Arch Linux： https://archlinux.org/
7.4. Fedora
特点：强调最新的软件和技术，作为技术先锋的发行版。有较短的发布周期，每六个月发布一个新版本。由Red Hat赞助，拥有强大的社区支持。
应用场景：开发者、技术爱好者、需要最新软件和技术的用户。
Fedora： https://fedoraproject.org/
7.5. Ubuntu
特点：易于使用，面向桌面用户。拥有强大的社区支持和软件库。定期更新和长期支持版（LTS）。
应用场景：个人桌面、教育机构、企业桌面环境。
Ubuntu： https://ubuntu.com/
7.6. openSUSE
特点：易于使用，提供图形化配置工具YaST。注重用户体验和开源创新。提供稳定的Leap版本和滚动更新的Tumbleweed版本。
应用场景：个人桌面、服务器环境、开发者工作环境。
openSUSE： https://www.opensuse.org/
7.7. Manjaro
特点： 基于Arch Linux，继承了其滚动更新和最新软件的优点，同时通过预配置和优化提高了稳定性。通过图形化安装程序和硬件检测，Manjaro降低了Linux的入门门槛，适合新手和经验丰富的用户。提供多种桌面环境，如Xfce、KDE Plasma和GNOME，满足不同用户的偏好。
应用场景：个人桌面、教育机构、开发者工作环境。
Manjaro： https://manjaro.org/
7.8. Kali Linux
特点：预装了大量渗透测试和安全审计工具，是网络安全专业人士的首选。Kali Linux允许深度定制，以适应特定的渗透测试需求。具有企业级的稳定性和安全性，适合在专业环境中使用。
应用场景：安全人员、技术爱好者、教育与研究。
Kali Linux： https://www.kali.org/
7.9. Rocky Linux
特点：与Red Hat Enterprise Linux完全兼容，提供了一个稳定的、企业级的操作系统。提供长期支持版本，确保系统在数年内保持稳定和安全。Rocky Linux由一个活跃的开源社区支持，持续改进和维护。
应用场景：服务器环境、云计算、教育和研究。
Rocky Linux： https://rockylinux.org/
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