材料设计—3-Linux操作系统使用简介


    材料设计三、Linux操作系统简介操作系统定义 Linux历史 Linux的特点 Linux常见命令 Linux编译和使用程序操作系统(Operation System, OS) 操作系统是控制其他程序运行,管理系 统资源并为用户提供操作界面的系统软件 的集合。 计算机硬件 操作系统 系统实用程序 应用软件 操作系统设计人 员 最终用 户 程序员操作系统主要功能 处理器管理 存储管理 文件管理 设备管理 用户接口1. 处理器管理:解决CPU的分配策略、实施方 法,最大限度地提高处理机的处理能力。 2. 存储管理:解决多道程序在内存中的分配, 当进程被撤消时回收分配出去的内存,通过 对内外存联合管理来扩大存储空间。 3. 文件管理:又称文件系统,文件是计算机中 的软件资源,存储在外存中。文件管理可实 现对文件的检索、存取、共享、安全和保密 等操作,并提供相应的操作命令。4. 设备管理:对设备进行分配、调度,为 用户使用I/O设备提供方便的命令和操作 界面。 5. 用户接口:提供三种用户接口,以便用 户提出请求和说明服务。 程序一级的接 口、作业控制语言(操作命令)和图形 接口。操作系统分类 操 作 系 统 按任 务数 图形用户界面操作系统 命令行界面操作系统 多用户操作系统 单用户操作系统 多任务操作系统 单任务操作系统 分时操作系统 批处理系统 实时操作系统 网络操作系统 按用户 界面 按用 户数 按系统 功能单道程序系统: 任一时刻只允许一个程序在 系统中执行。一个程序执行结束后才能执行下 一个程序。 时间t CPU 程序A 程序B 程序C多道程序系统:多道程序同时在执行。 程序A 程序C程序A 程序B 程序C 程序CCPU 时间t 特点: • 多道:计算机内存中同时存放了几道相互独立的程序 • 宏观上并行:同时在执行 • 微观上串行:各程序轮流地占有CPU,交替执行操作系统版本 Unix (HP-UX, AIX, IRIX, Solaris) Linux (Redhat, SUSE, Ubuntu) Windows Mac OS Chrome OSLinux历史Linux前身 - Minix Minix原来是荷兰阿姆斯特丹的Vrije大学 计算机科学系的Andrew S. Tanenbaum教 授所发展的一个类Unix操作系统。全部的 程序码共约12,000行。 全套Minix除了起动的部份以汇编语言编 写以外,其他大部份都是纯粹用C语言编 写。分为:内核、内存管理及档案管理三 部份。Linux 1991年8月,Linus Torvalds在 新闻组comp.os.minix上发表了 一个帖子,标志着Linux的开始 1991年10月,Linus发布了大概包含一万行 代码的Linux v0.01版本 1992年,大概有1000人使用Linux 1995年,大概有10万人使用Linux 1994年,Linux1.0发布,含有17万行代码 1996年,Linux2.0内核发布,支持多处理器 ,Linux进入实用阶段,用户350万人左右。1997年夏,大片《泰坦尼克号》在制作特 效中使用的160台Alpha图形工作站中,有 105台采用了Linux操作系统。 1998年,google成立,只有4台电脑。 Google主要使用Linux操作系统。 1999年,第一届LinuxWorld大会召开,象 征Linux时代来临。 …… 2009年,Top500的超级计算机中,89.2% 的机器使用LinuxFrom: torvalds@klaava.Helsinki.FI (Linus Benedict Torvalds) Newsgroups: comp.os.minix Subject: What would you like to see most in minix? Summary: small poll for my new operating system Message-ID: <1991Aug25.205708.9541@klaava.Helsinki.FI> Date: 25 Aug 91 20:57:08 GMT Organization: University of Helsinki Hello everybody out there using minix - I'm doing a (free) operating system (just a hobby, won't be big and professional like gnu) for 386(486) AT clones. This has been brewing since april, and is starting to get ready. I'd like any feedback on things people like/dislike in minix, as my OS resembles it somewhat (same physical layout of the file-system (due to practical reasons) among other things). I've currently ported bash(1.08) and gcc(1.40), and things seem to work. This implies that I'll get something practical within a few months, and I'd like to know what features most people would want. Any suggestions are welcome, but I won't promise I'll implement them :-) Linus (torvalds@kruuna.helsinki.fi) PS. Yes - it's free of any minix code, and it has a multi-threaded fs. It is NOT portable (uses 386 task switching etc), and it probably never will support anything other than AT-harddisks, as that's all I have Linux优点 开放性 多用户 多任务 良好的用户界面(图形和文本界面) 设备独立性 丰富的网络功能 可靠、安全 良好的可移植性Linux优点 – 开放性 (GNU) GNU项目:GNU是“GNU is Not Unix”(GNU不是 Unix)的缩写。GNU项目是由理查德·斯托曼(Richard Stallman)在1983年9月27日公开发起的,目的是希望重 现当年软件界合作、开放、团结、互助的精神,而具体 的目标则是开发一套区别于当时的商 业化Unix系统,但 又与之完全兼容的、自由的操作系统。GNU项目自由使 用的软件,例如TeX排版系统和X Window图形窗口系统 等,功能强大的文字编辑器Emacs,C语言编译器GCC ,以及大部分UNIX系统的程序库和 工具等。为保证GNU软件可以自由地“使用、复制、修 改和发布”,所有GNU软件都有一份在禁止其 他人添加任何限制的情况下授权所有权利给任何 人的协议条款,该条款称为GNU通用公共许可 证(GNU General Public License,GPL)。 GPL同其它的自由软件许可证一样,许可社会公 众享有:运行、复制软件的自由,发行传播软件 的自由,获得软件源码的自由,改进软件并将自 己作出的改进版本向社会发行传播的自由。GPL还规定:只要这种修改文本在整 体上或者其某个部分来源于遵循GPL的程序 ,该修改文本的整体就必须按照GPL流通, 不仅该修改文本的源码必须向社会公开,而 且对于这种修改文本的流通不准许附加修改 者自己作出的限制。因此,一项遵循GPL流 通的程序不能同非自由的软件合并。GPL所 表达的这种流通规则称为copyleft,表示与 copyright(版权)的概念“相左”。到了1990年,GNU项目唯一 没有完成的重要组件就是操作 系统的内核。而1991年Linus Torvalds开发出了Linux内核,在GPL条款 下发布后,在网上迅速流传。1992年 Linux与GNU项目相结合,采用Linux内核 及 GNU项目软件的、完全自由的操作系 统就此诞生。主要的Linux版本 • Linux发行套件是以Linux Kernel为核心, 搭配各种应用程序和工具的软件集合。 • 发行套件的版本号随不同发布者的而不同, 与系统内核的版本号是相对独立的。Linux的应用领域 Linux 服务器 2004年,摩托罗拉计算机部和IBM合作开发和 推广电信应用计算平台。 嵌入式Linux系统 2003年,摩托罗拉公司推出Linux平台的A760 手机。并在近两年推出新款的Linux手机。 桌面应用 新版本的Linux系统特别在桌面应用方面进行了 改进,达到相当的水平,完全可以作为一种集 办公应用、 多媒体应用、网络应用等多方面功 能于一体的图形界面操作系统。Linux的特点Linux的优点 开放性 多用户 多任务 良好的用户界面 设备独立性 丰富的网络功能 可靠的安全系统 良好的可移植性Linux优点 – 多用户 多用户是指系统资源能够被不同用户各 自拥有使用,即每个用户对自己的资源(例 如:文档、设备)有特定的权限,互不影响 。Linux和Unix都具备多用户的特性。 一般使用命令who或者w可以列出当前登 陆机器的用户。Linux具有完善的权限管理功能,每个系 统都具有一个root用户,也就是超级用户, 具有全部的权限。 系统一般还有多个系统用户,用来满足 一些系统服务的需要,比如ssh, telnet服务 等 其余一般为普通用户。 每一个用户对应于一个UID,一般两者 一一对应。 另外每个用户都属于一个组 (group),每个组都有一个GID。在系统中,每个文件、目录和进程, 都归属于某一个用户,没有用户许可其它 普通用户是无法操作的 。这也是Linux系 统比Windows系统更为安全的本质所在。 我们可以使用chmod, chown, chgrp, umask等命令来设置权限。在Linux中,将文件访问权限分为3类用 户来进行设置:文件所有者(u)、同组 用户(g)和其他用户(o),可分别为这 3类用户设置不同的操作权限。 对于每类用户,又可以设置3种权限: 读(r)、写(w)和执行(x),这3种权 限可以叠加组合。例如,文件所有者对文 件具有读和写的权限(rw)。Linux优点 – 多任务 多任务是现代电脑的最主要的一个特点 。计算机同时执行多个程式,而且各个程 式的运行互相单独。 Linux系统调度每一个 进程平等地访问微处理器。由于CPU的处 理速度很快,其结果是,启动的应用程式 看起来似乎在并行运行。而现在多核的 CPU可是真正同时运行多个任务。 Linux可是使用top,ps等命令查看系统 当前运行的程序。(类似任务管理器)Top命令的结果Linux优点 –良好的用户界面 linux本身没有图形界面,linux现在的图形 界面的实现只是linux下的应用程序实现的 ,所以linux图形界面和其内核相对独立。 而windows两者结合较为紧密。 很多Linux服务器完全不安装图形界面。 而且即使图形界面崩溃,也不会影响系统的 使用。Linux命令行界面—远程连接状态Linux优点 –设备独立性 Linux把所有设备都当做文件看待,只要 安装适当的驱动程序,就可以像使用文件一 样操作这些设备。 比如,linux下,硬盘设备就是一个文件 :Linux优点 –丰富的网络功能 完善的内置网络是Linux的一大特点。 Linux在通信和网络功能方面优于其他操作 系统。其他操作系统不包含如此紧密地和内 核结合在一起的连接网络的能力,也没有内 置这些联网特性的灵活性。而Linux为用户 提供了完善的、强大的网络功能。1. 支持Internet是其网络功能之一。Linux免费 提供了大量支持Internet的软件。一般Linux都自 带许多软件,直接可以构建web,ftp等服务器 。 2. 文件传输是其网络功能之二。用户能通过一 些Linux命令完成内部信息或文件的传输。 3. 远程访问是其网络功能之三。Linux不仅允许 进行文件和程序的传输,它还为系统管理员和 技术人员提供了访问其他系统的窗口。通过这 种远程访问的功能,一位技术人员能够有效地 为多个系统服务,即使那些系统位于相距很远 的地方。Linux优点 –可靠、安全 Linux稳定性高,可以几年不重启而不影 响效率。 开放源代码,漏洞较少,很少会有后门 等。 权限控制,用户正常使用不会导致系统 崩溃,病毒少。Linux优点 –良好的可移植性 Linux可以运行在非常多的硬件上,比 如通常的Intel/AMD的x86 CPU上,也可以 运行在SGI等其它RISC指令集的CPU上, 还可以运行在嵌入式的CPU上(手机等) 。比如Android就是基于Linux的操作系统。Linux缺点 普及率不够 缺乏特定的厂商支持和服务 安装,使用较为复杂 应用程序,特别是windows上的许多流 行程序还没有linux版本 硬件支持相对较少Linux常见命令用虚拟机安装Linux 在windows中,可以使用虚拟机来实际 安装Linux操作系统,而不用担心硬盘数据 丢失等问题。常见的虚拟机有VirtualBox, vmware等。 虚拟Linux基本和真实的系统一样,具 有完全一样的功能。Linux帮助命令 - man Linux中可使用man命令来查看所有命令的 帮助文件,比如敲入 man man:Linux文件系统 1.linux中所有的东西都可被看成文件,以路径的 形式表现,对于磁盘分区,位于‘/dev’目录下。 2.对于IDE硬盘,驱动器标识符为“hdx~”, (a 为基本盘,b为基本从属盘,c为辅助主盘,d为 辅助从属盘),“~”代表分区,前四个分区用数字 1到4表示,它们是主分区或扩展分区,从5开 始就是逻辑分区。 3.对于SCSI硬盘则标识为“sdx~” 4.U盘,作为SCSI设备看待。根分区 (Native分区) Linux Native是存放系统文件的地方,使用 EXT2或者EXT3的分区类型 /分区,存放系统启动所需文件和系统配置 文件 /boot分区,它包含了操作系统的内核和在 启动系统过程中所要用到的文件 /usr分区,是Red Hat Linux系统存放软件的 地方 /home分区,是用户的home目录所在地 /var/log分区,是系统日志记录分区SWAP分区:是LINUX暂时存储数据的交换 分区,它主要是把主内存上暂时不用得数据 存起来,在需要的时候再调进内存中,且作 为SWAP使用的分区不用指定“Mout Point” (载入点),它的大小至少要等于系统上实 际内存的量,一般来说它的大小是物理内存 的两倍。现在由于内存都很大,一般也可以 不同SWAP。对于windows来说,其介质上面存放的文件以 如下形式标识: 驱动器:\文件夹...\文件 文件系统中对于磁盘文件的管理就是通过上 述的路径形式来进行管理。 Linux只有一个文件树,整个文件系统是以一 个树根“/”为起点的,所有的文件和外部设备 都以文件的形式挂结在这个文件树上,包括 硬盘,软盘,光驱,调制解调器等。当你要访问 介质上的文件的时候,你需要把物理的介质 路径挂载到挂载点上, 完成访问以后你也可 以卸载挂载 Linux所有文件名都区分大小写;Linux文件 名不以后缀名来区分文件类型。Linux文件操作 ls 显示当前目录下的文件和文件夹(list) rm 删除文件 mkdir 创建文件夹 cp 复制文件 mv 剪切文件touch 创建一个空文件 cat 显示文件内容 less, more 显示文件内容 tail 显示文件末尾若干行 head 显示文件头几行pwd 显示当前路径 cd dir1 进入文件夹dir1 cd .. 进入上一层目录 vi 编辑文件(功能强大)tar 文件打包 bzip2, gzip 文件压缩 find 查找文件名 grep 在文件中查找某字符串查看系统状态 uname 显示系统类型 hostname 显示主机名字 who 查看当前登录用户 w查看当前登录用户 df 查看磁盘使用情况 fdisk 分区 uptime 显示系统运行的时间等 top 或者 ps 查看当前系统中的进程 which command1 查看命令command1所在 路径网络相关命令 ssh 登录ssh服务器 telnet 登录telnet服务器 ftp, lftp 登录ftp服务器 wget 下载文件 sftp, scp 基于ssh的文件传输和复制工具 ping ip 检查某台主机是否运行 ifconfig用于查看和更改网络接口的地址和 参数,包括IP地址、网络掩码、广播地址Linux编译和使用程序编译程序 用vi编写程序源代码(文本文件);或者从 其它地方得到源代码 编译源代码,获得可执行文件 运行可执行文件

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