区块链阶段1-Linux基础- 1 Linux简介

　　对于一般的办公和娱乐我们接触更多的是Windows。但是对于IT从业人员，特别是从事服务器管理以及软件开发的人员来讲，我们需要熟练掌握 Linux/UNIX操作系统的知识。所以，Linux 是众多操作系统的一种，而且是目前非常流行的一种操作系统。如果是小白，我们不妨了解一下什么是操作系统。

1.1 什么是操作系统？

　　无论是台式机、笔记本还是平板电脑严格来讲，都应该统称为计算机系统，因为都是由硬件和软件两部分组成。

1. 硬件是看得到摸得着的实体，包括CPU、内存、外部存储器（硬盘、U盘、光盘）和输入（鼠标、键盘）和输出设备（显示器）。也就是说到目前为止，仍然没有跳出冯·诺依曼结构(计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个基本部件组成。)。
2. 软件是指计算机系统中的程序及其文档。分为系统软件和应用软件两部分。系统软件是负责对整个计算机系统资源的管理、调度、监视和服务。应用软件是指各个不同领域的用户为各自的需要而开发的各种应用程序。

 　　操作系统（Operating System，OS）是软件的一部分，它是硬件基础上的第一层软件，是硬件和应用软件沟通的桥梁。操作系统会控制其它程序运行，管理系统资源，提供最基本的计算功能，如管理及配置内存、决定系统资源供需的优先次序等。操作系统就好像是一个政府，其它软件都会被它管控；操作系统在给其他软件提供各种便利的同时，还会约束其他软件的行为。
　　目前流行的服务器和 PC 端操作系统有 Linux、Windows、UNIX 等，手机操作系统有 Android、iOS，嵌入式操作系统有VxWorks、μC／OS-II、μClinux、eCos等。

1.2 为什么选择Linux？

　　Linux 是一款开源免费的操作系统。开源意味着任何人都可以获得其源代码并根据自己的需求进行修改。事实上，这已经孵化出专属 Linux 各发行版的巨大生态系统。免费意味着使用时不会受版权的制约。Linux 的发行版还提供了复杂的软件包管理系统，可以可靠地安装和维护每一个在线资源库中成千上万的免费软件应用。简单的讲就是系统免费、应用软件也免费。
　　Linux 系统有良好的可移植性，它几乎支持所有的 CPU 平台，这使得它便于裁剪和定制。而且也可以应用在嵌入式领域。
　　Linux 系统有着优良的稳定性和安全性。著名的黑客埃里克•雷蒙德（EricS.Raymond）有一句名言：“足够多的眼睛，就可让所有问题浮现”。Linux 开放源代码，将所有代码放在网上，全世界的程序员都看得到，有什么缺陷和漏洞，很快就会被发现，从而成就了它的稳定性和安全注。
　　不可否认的是，Linux 在办公应用和游戏娱乐方面的软件相比 Windows 系统还很匮乏，但是Linux的桌面系统版本如Ubuntu正在逐渐的改善。

1.3 Linux和UNIX的关系及区别

　　在目前主流的服务器端操作系统中，UNIX 诞生于 20 世纪 60 年代末，Windows 诞生于 20 世纪 80 年代中期，Linux 诞生于 20 世纪 90 年代初，可以说 UNIX 是操作系统中的"老大哥"，后来的 Windows 和 Linux 都参考了 UNIX。
　　UNIX 操作系统由肯•汤普森（Ken Thompson）和丹尼斯•里奇（Dennis Ritchie）发明。有意思的是，肯•汤普森当年开发 UNIX 的初衷是运行他编写的一款计算机游戏 Space Travel，这款游戏模拟太阳系天体运动，由玩家驾驶飞船，观赏景色并尝试在各种行星和月亮上登陆。他先后在多个系统上试验，但运行效果不甚理想，于是决定自己开发操作系统，就这样，UNIX 诞生了。

　　自 1970 年后，UNIX 系统在贝尔实验室内部的程序员之间逐渐流行起来。1971-1972 年，肯•汤普森的同事丹尼斯•里奇发明了传说中的C语言，这是一种适合编写系统软件的高级语言，它的诞生是 UNIX 系统发展过程中的一个重要里程碑，它宣告了在操作系统的开发中，汇编语言不再是主宰。
　　到了 1973 年，UNIX 系统的绝大部分源代码都用C语言进行了重写，这为提高 UNIX 系统的可移植性打下了基础，也为提高系统软件的开发效率创造了条件。可以说，UNIX 系统与C语言是一对孪生兄弟，具有密不可分的关系。随后出现了各种版本的 UNIX 系统，目前常见的有 Sun Solaris、FreeBSD、IBM AIX、HP-UX 等。
　　Linux 内核最初是由李纳斯•托瓦兹（Linus Torvalds）在赫尔辛基大学读书时出于个人爱好而编写的，当时他觉得迷你版 UNIX 操作系统 Minix 太难用了，于是决定自己开发一个操作系统。第 1 版本于 1991 年 9 月发布，当时仅有 10 000 行代码。

　　李纳斯•托瓦兹没有保留 Linux 源代码的版权，公开了代码，并邀请他人一起完善 Linux。与 Windows 及其他有专利权的操作系统不同，Linux 开放源代码，任何人都可以免费使用它。
　　据估计，现在只有 2% 的 Linux 核心代码是由李纳斯•托瓦兹自己编写的，虽然他仍然拥有 Linux 内核（操作系统的核心部分），并且保留了选择新代码和需要合并的新方法的最终裁定权。现在大家所使用的 Linux，我更倾向于说是由李纳斯•托瓦兹和后来陆续加入的众多 Linux 好者共同开发完成的。李纳斯•托瓦兹无疑是这个世界上最伟大的程序员之一，何况，他还搞出了全世界最大的程序员社区 GitHub 。
　　Linux 是一个类似 Unix 的操作系统，Unix 要早于 Linux，Linux 的初衷就是要替代 UNIX，并在功能和用户体验上进行优化，所以 Linux 模仿了 UNIX（但并没有抄袭 UNIX 的源码），使得 Linux 在外观和交互上与 UNIX 非常类似。正是由于 Linux 和 UNIX 有着千丝万缕的联系，所以人们把 Linux 叫做“类UNIX系统”。

1.4常见的Linux发行版本

　　从技术上来说，李纳斯•托瓦兹开发的 Linux 只是一个内核。内核指的是一个提供设备驱动、文件系统、进程管理、网络通信等功能的系统软件，内核并不是一套完整的操作系统，它只是操作系统的核心。一些组织或厂商将 Linux 内核与各种软件和文档包装起来，并提供系统安装界面和系统配置、设定与管理工具，就构成了 Linux 的发行版本。
　　在 Linux 内核的发展过程中，各种 Linux 发行版本起了巨大的作用，正是它们推动了 Linux 的应用，从而让更多的人开始关注 Linux。因此，把 Red Hat、Ubuntu、SUSE 等直接说成 Linux 其实是不确切的，它们是 Linux 的发行版本，更确切地说，应该叫作“以Linux为核心的操作系统软件包”。
　　Linux 的发行版本可以大体分为两类：商业公司维护的发行版本，以著名的 Red Hat 为代表。社区组织维护的发行版本，以 Debian 为代表。

　　几款常用的 Linux 发行版本。

1. Red Hat Linux。Red Hat（红帽公司）创建于 1993 年，是目前世界上资深的 Linux 厂商，也是最获认可的 Linux 品牌。Red Hat 公司的产品主要包括 RHEL（Red Hat Enterprise Linux，收费版本）和 CentOS（RHEL 的社区克隆版本，免费版本）、Fedora Core（由 Red Hat 桌面版发展而来，免费版本）。
2. Ubuntu Linux。Ubuntu 基于知名的 Debian Linux 发展而来，界面友好，容易上手，对硬件的支持非常全面，是目前最适合做桌面系统的 Linux 发行版本，而且 Ubuntu 的所有发行版本都免费提供。
3. SuSE Linux。SuSE Linux 以 Slackware Linux 为基础，原来是德国的 SuSE Linux AG 公司发布的 Linux 版本，1994 年发行了第一版，早期只有商业版本，2004 年被 Novell 公司收购后，成立了 OpenSUSE 社区，推出了自己的社区版本 OpenSUSE。

1.5 Linux系统结构

 

1. 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。
2. 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。Shell又是一种脚本语言，可以自动解释并执行预先编写的一组命令，可以定义变量，设置参数，提供许多类似于高级语言的流程控制结构。
3. 应用层。应用层提供基于 X Window 协议的图形环境。X Window 协议定义了一个系统所必须具备的功能（就如同 TCP/IP 是一个协议，定义软件所应具备的功能），系统能满足此协议及符合 X 协会其他的规范，便可称为 X Window。

 　　现在大多数的 UNIX 系统上（包括 Solaris、HP-UX、AIX 等）都可以运行 CDE （Common Desktop Environment，通用桌面环境，是运行于 UNIX 的商业桌面环境）的用户界面；而在 Linux 上广泛应用的有 Gnome、KDE 等。
X Window 与微软的 Windows 图形环境有很大的区别：

1. UNIX/Linux 系统与 X Window 没有必然捆绑的关系，也就是说，UNIX/Linux 可以安装 X Window，也可以不安装；而微软的 Windows 图形环境与内核捆绑密切。
2. UNIX/Linux 系统不依赖图形环境，依然可以通过命令行完成 100% 的功能，而且因为不使用图形环境还会节省大量的系统资源。

1.6 Shell 详述

　　在大部份的UNIX系统，三种著名且广被支持的shell 是Bourne shell（AT&T shell，在 Linux 下是BASH）、C shell（Berkeley shell，在 Linux 下是TCSH）和 Korn shell（Bourne shell的超集）。这三种 shell 在交谈（interactive）模式下的表现相当类似，但作为命令文件语言时，在语法和执行效率上就有些不同了。

　　Bourne shell 是标准的 UNIX shell，以前常被用来做为管理系统之用。大部份的系统管理命令文件，例如 rc start、stop 与shutdown 都是Bourne shell 的命令档，且在单一使用者模式（single user mode）下以 root 签入时它常被系统管理者使用。Bourne shell 是由 AT&T 发展的，以简洁、快速著名。 Bourne shell 提示符号的默认值是 $。

　　C shell 是柏克莱大学（Berkeley）所开发的，且加入了一些新特性，如命令列历程（history）、别名（alias）、内建算术、档名完成（filename completion）、和工作控制（job control）。对于常在交谈模式下执行 shell 的使用者而言，他们较喜爱使用 C shell；但对于系统管理者而言，则较偏好以 Bourne shell 来做命令档，因为 Bourne shell 命令档比 C shell 命令档来的简单及快速。C shell 提示符号的默认值是 %。

　　Korn shell 是Bourne shell 的超集（superset），由 AT&T 的 David Korn 所开发。它增加了一些特色，比 C shell 更为先进。Korn shell 的特色包括了可编辑的历程、别名、函式、正规表达式万用字符（regular expression wildcard）、内建算术、工作控制（job control）、共作处理（coprocessing）、和特殊的除错功能。Bourne shell 几乎和 Korn shell 完全向上兼容（upward compatible），所以在 Bourne shell 下开发的程序仍能在 Korn shell 上执行。Korn shell 提示符号的默认值也是 $。在 Linux 系统使用的 Korn shell 叫做 pdksh，它是指 Public Domain Korn Shell。除了执行效率稍差外，Korn shell 在许多方面都比 Bourne shell 为佳；但是，若将 Korn shell 与 C shell 相比就很困难，因为二者在许多方面都各有所长，就效率和容易使用上看，Korn shell 是优于 C shell，相信许多使用者对于 C Shell 的执行效率都有负面的印象。

　　在shell 的语法方面，Korn shell 是比较接近一般程序语言，而且它具有子程序的功能及提供较多的资料型态。至于 Bourne shell，它所拥有的资料型态是三种 shell 中最少的，仅提供字符串变量和布尔型态。在整体考量下 Korn shell 是三者中表现最佳者，其次为 C shell，最后才是 Bourne shell，但是在实际使用中仍有其它应列入考虑的因素，如速度是最重要的选择时，很可能应该采用 Bourne shell，因它是最基本的 shell，执行的速度最快。