Linux操作标准系统实验.docx
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Linux操作标准系统实验.docx
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Linux操作标准系统实验
Linux操作系统实验指导书
山东理工大学
2011年10月
前言
操作系统是一门理论性和时间性都很强的课程。
要学好操作系统的设计原理,除了听课、看书、做习题外,最好的方法就是在实践中进行,包括使用操作系统、阅读和分析已有操作系统的源代码、自己设计小型系统/模块或模拟算法等。
本教材安排的实验内容按深度可分为五个层次,即:
使用级、观察级、系统管理级、源码阅读级和实现级。
(1)使用级:
是指如何使用操作系统,包括对命令(以及菜单和shell)、系统调用和系统文件的使用。
(2)观察级:
是指通过使用级的接口,从外部观察操作系统的内部工作过程和结构。
(3)系统管理级:
是指系统或设备的安装、配置和性能调整。
(4)源码阅读级:
是指对现有操作系统部分内核源代码的阅读。
(5)实现级:
是指编程模拟实现操作系统某些功能模块。
实验的操作平台是RedHatLinux9.0和WindowsXPProfessional,其中前者是主要的实验平台,因为源码阅读级等实验都是在Linux平台上进行的,读者可根据自己的需要以及实验条件等选择相应的实验内容。
预备活动:
了解Linux
活动1:
认识Linux
时间:
目标:
了解Linux操作系统的诞生、发展和特点
步骤:
操作系统知多少
揭开Linux的神秘面纱
Linux与开源软件
Linux的版本
学习作品
Linux诞生的故事收集
与Linux相关的几个主要概念集
第一步操作系统知多少
说明:
在这个步骤中,将通过讨论交流,加深对操作系统这一似乎很常见的概念的进一步认识。
提起操作系统,也许大家现在的反应就是windows,但其实这是两个既有联系但其实并不相同的名词概念。
下面请回顾自己接触电脑的经历,交流和探讨下面的问题:
(1)你能简要地说说操作系统是什么吗?
(2)你知道哪些操作系统?
你使用过哪些操作系统?
(3)如果你使用过两个以上的操作系统,请你谈谈他们的区别。
将交流和谈论的结果汇总到下表当中:
操作系统名称
知道(请打“V”)
使用过
区别和特点
经过讨论交流,请你用自己的话回答活动开头提到的问题:
操作系统和windows是一回事吗?
如果不是,怎样区分他们?
注:
请将表格和你对这个问题的回答保存到“我的学习记录”
第二步:
揭开Linux的神秘面纱
说明:
在这个步骤中,主讲教师将引导大家探究Linux操作系统的来龙去脉。
1什么是Linux?
什么是Linux?
引用芬兰人——LinusTorvalds(Linux系统最初的设计师,我们也称他为Linux之父,Linux的缔造者)的一句话就可以概述,即Linux是指社团性的(Community),免费性的(Free),开放性的(Open),源程序代码性的(Source),软件应用性的(Software),易获得性的(Available),稳定性的(Stable),健壮性的(Robust),高级的(Superior),更快速的(Faster),领先的(Cuttingedge)一种操作系统。
Linux可以说是UNIX的一种克隆,Linux是一个类UNIX的完全支持多进程、多线程、多用户、实时性好,网络系统功能强大而稳定的操作系统。
Linux可以运行在多种系统平台之上,如x86PC,SunSparc,DigitalAlpha,680x0,PowerPC,MIPS等、,可以说Linux是目前支持硬件平台最多的操作系统。
Linux是一种完全免费并对全世界开放源码的操作系统,人们可以自由的安装,并可以修改和完善软件的源程序。
这一切要归功于Linux最初的设计者——LinusTorvalds,是他将Linux这个伟大的作品无偿的献给了世界,Linux的到来给整个世界一个惊喜。
我们应该永远记住他——Linux之父!
参考资料:
Linux之父
LinusTorvalds是芬兰人,生于赫尔辛基市中心,在Linux问世的那一年,Linux的缔造者LinusTorvalds刚刚27岁,左面的相片,就是LinusTorvalds本人。
1991年8月,他对外发布了一套新的操作系统,原代码放在芬兰网上最大的ftp站上,并放在名为Linux(Linus的Minix*)的目录中,所以后来就有了Linux这个名字。
而后Linux成为这个时代最伟大的奇迹之一。
2Linux该怎么念?
Linux这个词到底如何发音?
这一直是一个争论不休的话题。
有人念“立纽克斯”;有人念“立努克斯”;还有人念“灵立克斯”;更有人念“立耨克斯”;这么多的发音使Linux的初学者头昏脑胀,不知道哪种发音是最为标准的,这种现象可能会影响Linux爱好者的沟通与发展。
那么,怎样才能正确的念出Linux的发音呢?
其实,解决的方法很简单,我们只要接近Linux的创始人——LinusTorvalds对Linux的发音就可以了,如果你是讲瑞典语的(LinusTorvalds的母语),发音为/lee'nus/。
如果你是讲英语的,Linus可以发音为/lie'nus/(长i)或/li'nus/(短i)。
希望大家能够遵循这两个版本的发音,以避免在今后学习Liunx的过程中,与其他人沟通时出现的困扰。
关于Linux的正确发音,请参考有Linux标准发音的录音文件:
http:
//www.kernel.org/pub/linux/kernel/SillySounds/
3Linux的历史
目前Linux发展的速度越来越快,用途越来越多,前景广阔。
目前世界使用Linux系统的用户和企业已有几千万,而且每天这个数字都在大幅增长,Linux系统在市场占有率增长超过200%,并超过了某些微软的Windows操作系统。
这些成绩离不开那些早期的Linux的缔造者和爱好者,他们一直为Linux的发展做着无私的奉献,我们不应该忘记他们和一些有记念意义的历史时刻。
下面是Linux及其相关技术的历史介绍:
1968年,Internet的先驱,ARPANET建立。
虽然ARPANET的设计目的是使研究人员在合作一个工程时可以共享代码和信息,但是它也成为了对开放源代码可行性的一个展示。
1969年,贝尔实验室的研究员KenThompson编写了UNIX的第一个版本,这是一个多用户,多任务的操作系统。
在整个七十年代,UNIX的代码都在免费的传播,它迅速成为了在大学和研究机构中很流行的系统。
1971年,作为开放源码的先驱,RichardStallman加入了麻省理工学院的一个专门研究免费软件的组织。
作为Emacs文本编辑程序的开发者,他后来建立了GNU工程;这最终导致了免费的Linux操作系统的诞生。
1973年,来自DARPA(DefenseAdvancedResearchProjectsAgency)的VintonCerf和BobKahn开发了TCP/IP协议——该协议迅速成为了Internet的网络基础。
十年后,美国国防部为Internet命名,并且要求连入Internet的计算机都使用TCP/IP协议。
1979年,AT&T宣布了使UNIX商业化的计划。
这导致加州大学伯克利分校建立自己的UNIX版本,并将其称为BSD(BerkeleySoftwareDistributions)UNIX。
BSDUNIX被DEC和Sun这样的商业公司所接受。
后来AT&T和Sun将各自的UNIX版本合并,并且推进其竞争对手(DEC,HP,以及IBM)共同建立开放软件基金(OpenSoftwareFoundation)。
加州大学伯克利分校的一个学生,EricAllman,开发了一个程序用来在ARPANET网上的计算机之间发送信息。
EricAllman随后将这个程序进一步改造成sendmail。
今天,Internet上有超过75%的E-mail服务使用这个开放源码的程序来发送邮件。
1983年,为了反对软件所有权私有化的趋势,Stallman建立了GNU计划来推进免费软件模型,并为此开发了一个免费的操作系统,应用程序以及开发工具。
更重要的是,GNU建立了GeneralPublicLicense(GPL),就是Copyleft,它成为许多开放源码软件所采用的模型。
1986年,LarryWall建立了Perl(PracticalExtractionandReportLanguage),这是一种编写CGI程序广泛采用的通用编程语言。
CGI为Web带来了更多动态内容。
1987年,开发者AndrewTanenbaum发布了Minix,这是一个为PC,Mac,Amiga,以及AtariST设计的UNIX版本,在发布时带有完整的源代码。
1989年,芬兰赫尔辛基大学的一名学生LinusTorvalds为了超越Minix,发布了一个新的UNIX变种——Linux。
三年后,Linux正式接受GPL。
今天,按照RedHatSoftware的说法,全球有大约700万Linux用户。
1993年,FreeBSD1.0发布。
这个系统以BSDUNIX为基础,包括网络,虚拟内存,任务切换,以及长文件名。
BSD许可不需要开发者反馈任何东西。
1994年,MarcEwing建立RedHatLinux,用以解决Linux易用性方面的问题。
RedHat包含Linux,第三方软件,文档,以及初级技术支持,售价为50美圆。
RedHat迅速成为领先的Linux发行人。
同年,BryanSparks在前NovellCEORayNoorda的支持下建立Caldera。
1995年,ApacheGroup建立了一种新的WebServer—Apache,该服务器以NCSA(NationalCenterforSupercomputingApplications)的HTTPd1.3以及一系列的补丁为基础。
这种免费的WebServer已经成为最流行的HTTPServer。
1997年,程序员EricS.Raymond(也是《新黑客字典》的作者)发表了名为“大教堂和集市”的文章,对比了商业开发模型以及开放源码开发模型。
该文章成为Netscape的Mozilla.org的灵感。
1998年,Netscape宣布不仅其Communicator5.0是免费的,而且还将发布其源代码。
几个主要的软件厂商,包括CA,Corel,Informix,IBM,Interbase,Oracle,以及Sybase,宣布了支持Linux的产品计划。
1999年,Linux2.2发布;GNOME1.0发布;支持Linux2.2的RedHat6.0发布;IBM推出全面支持Linux计划;HP宣布支持Linux。
1999至2003年,各种Linux版本不断发布,在市场的影响巨大。
直到现在,Linux还继续在以一种迅雷不及掩耳的惊人速度发展、壮大。
4Linux好在什么地方?
很多读者可能只用过Windows系统,从来没接触过Linux或者是UNIX系统。
会觉得“Linux怎么这样麻烦”,会有种从来没有开过汽车但是得把汽车拆开修理一样觉得无处下手。
其实这是没有接触过Linux或是Linux初学者经常会遇到的问题。
那么使用Linux系统究竟有什么好处呢?
为什么要使用Linux做为我们的主机系统呢?
这是因为Linux有下面这些优点:
系统稳定
Linux是基于Unix的思想开发出来的操作系统,因此,Linux具有与Unix系统相似的的程序接口跟操作方式,当然也继承了Unix稳定并且有效率的特点。
从用户的使用过程中,听到安装Linux的主机连续运作一年以上而不曾当机、不必关机是稀松平常的事,而不会出现当用户使用Windows时,类似蓝屏死机那样的现象。
费用便宜
由于Linux是基于GPL(GeneralPublicLicense)的架构之下,因此他是Free的,也就是任何人都可以免费的使用或者是修改其中的原始码!
这就是所谓的开放性架构,这对科学界来说是相当重要的!
因为很多的工程师由于特殊的需求,常常需要修改系统的原始码,使该系统可以符合自己的需求!
而这个开放性的架构将可以满足不同需求的工程师!
由于Linux是基于GPL的基础下的产物,因此任何人皆可以自由取得Linux,至于一些安装套件的发行者,他们发行的安装光盘也仅需要少许费用即可获得!
不同于Unix需要负担庞大的版权费用,当然也不同于微软需要一而再、再而三的更新你的系统,并且缴纳大量费用!
安全性高
如果读者们非常了解网络的话,那么大家最常听到的一句话应该是“世界上没有绝对安全的主机!
”这一点绝对没有错误!
不过Linux由于支持者日众,有相当多的热心团体、个人参与其中的开发,因此可以随时获得最新的安全信息,并给予随时的更新,亦即是具有相对的较安全!
多用户、多任务
与Windows系统不同的,Linux主机上可以同时允许多人上线来工作,并且资源的分配较为公平,比起Windows的单人假多任务系统要稳定!
这个多人多任务特点可是Linux系统中相当好的一个功能,怎么形容这个功能呢?
即指我们可以在一台Linux主机上面规划出不同等级的使用者,而且每个使用者登入系统时的工作环境都可以不相同,此外,还可以允许不同的使用者在同一个时间登入主机,以同时使用主机的资源。
应用丰富
由于目前有很多的软件逐渐被这套操作系统所使用,而更多的软件套件也正在Linux系统上面进行着发展和测试,因此,Linux近来已经可以独力完成几乎所有的工作站或服务器的服务了,例如Web,Mail,FTP,DNS,Proxy服务等等。
所以说,目前Linux已经是一套相当成熟的操作系统啰!
总之,就是因为Linux这个系统有上面这些优秀功能,从而受到广大用户的欢迎和青睐。
上面提到的这些优点也是造成Linux成为最近几年来最受瞩目的操作系统之一的主要原因。
如前所述,Linux会受到广大用户的关注的原因主要是因为他是free的,就是基本上讲是一套免费的操作系统!
然后它是开放性的系统,也就是说我们可以随时的取得程序的原始码,这对于程序开发工程师是很重要的!
而且,虽然Linux是免费的,不过功能却很强大!
另外,Linux对于硬件的需求是很低的,这一点更是造成他流行的主因,因为硬件的更新换代太快了,所以很多人手边都有一些很少在用的零件,这些零件组一组就可以用来跑Linux了。
Linux在近年来的火爆不亚于当年IBM360系列问世的盛况。
谁能想到一个芬兰的大学生个人搞出的一套系统,由于互联网和开放源码的基础,在众多爱好者和使用者的关爱下不到十年时间竟然以一种独特的软件开发模式,成就了一个令人刮目相看的软件系统并最终形成了对微软帝国的真正挑战。
其每年的发展速度竟然大过200%,令所有其它操作系统不能望其项背。
对于微软来说,正在面临Linux系统带来的重大压力和市场冲击。
这从另外侧面也给我们提供了一个重要信息,Linux的飞速发展确实是给全世界的计算计使用者带来了“新鲜的空气”,至少Linux给中国软件产业的发展提供了一种机遇,也给用户提供了一种选择,从而可以把主动权掌握在自己手中。
第三步:
Linux与开源软件
说明:
在这个步骤中,主讲教师将回顾开源软件的发展历程,帮助大家进一步了解开源软件的代表——Linux,在这个过程中你将知晓GPL、GUN等名词的来源。
Linux最大的特色就是其源程序完全公开,以其为代表的开放源码软件(OpenSourceSoftware,缩写为OSS,简称开源软件)则是近年来软件领域最受关注的话题。
开源软件背后的基本概念非常简单:
当程序员们能够在因特网上阅读、再发布和修改一段软件源码的时候,它就发展了。
人们增强它,改进它,修补其中的漏洞,这种飞速进化的过程能够比在传统封闭模式下创造出更好的软件。
在传统的封闭模式下,仅有少数程序员能够看到源代码,而其他人只能盲目摸索地使用一堆不透明的二进制码。
开源软件与整个Unix、因特网、自由软件和“黑客”(Hacker)文化有着深厚的历史渊源,它们都基于一种共享和协作的价值观念。
从共享和协作开发的角度出发,可以将开源软件的发展划分为三个时期。
第一个发展时期:
二十世纪六十年代初到二十世纪八十年代初
在二十世纪六十年代和二十世纪七十年代期间,计算机操作系统和因特网的许多关键方面都是在诸如加州Berkeley分校和MIT这样的学术环境中、以及那些具有高度自主权的企业中央研究机构(如Bell实验室、施乐公司的PaloAlto研究中心)中被开发出来的。
在二十世纪七十年代,多数的协作开发工作关注于开发那些能够运行在多种计算机硬件平台的操作系统,最成功的例子是由AT&T的Bell实验室最初开发的Unix操作系统和用于开发Unix应用的C语言。
那时候的情况是,一套软件可以在不同的机构间安装使用,这种让渡基本是免费的,可能只会象征性的收些费用。
而且许多安装了软件的网站还积极的做了些深层的革新来实现与他人共享代码。
1979年Usenet(用户新闻组)引入到Unix编程社区,随着Usenet的大受欢迎,代码共享思想也得到极大宣传和推广。
从1979到1982年,全球网站的数量迅速的从3家激增到400家。
这期间,计算机专业的学生和企业编程人员的代码共享意识和能力也大大增强。
那个时期,企业软件工程的开发是在相当非正式的情况下进行的——既没有特别强调对专有权利的保护,也没有限制软件的复用。
但是到了二十世纪八十年代,问题出现了——AT&T站出来主张他在Unix上的知识产权了。
第二个发展时期:
二十世纪八十年代初到二十世纪九十年代初
AT&T等软件公司的诉讼引发了对企业软件开发背后的根本规则的探讨,由此也掀开了软件开发的第二个时期。
这个时期值得一提的组织是1983年由MIT人工智能实验室的RichardStallman创建的自由软件基金会(FSF,FreeSoftwareFoundation)及其支持的GNU工程GNU(Gnu'sNotUNIX,这是自由软件基金会的一个工程,主要目标是创建一个免费的类似UNIX的操作系统,并在其基础上开发与其兼容的各种GNU软件)。
FSF致力于在最大程度上宣传和实现软件的自由使用。
FSF的一个很重要的创新是公布了一个正式的许可证GPL(GeneralPublicLicense通用公众许可证),该许可的核心,也是现在最为人所知的原则是:
要想自由使用和修改GNU软件,用户必须同意软件的源代码可被他人自由获得或只收取象征性的费用。
GPL许可制度还规定软件使用者不得对其他使用者强加许可限制,而且所有的代码改进——包括与协作开发代码混合的代码进行单独开发时,也必须遵循相同的规定(GPL的详细规定请参考《附录一GNU通用公共许可证(GPL)》)。
基于GNU工程和同时期其它组织和工程的努力,开放源码社区的一些重要的组织特征也逐渐形成。
一个典型的开发模式就是软件的发布版本来自众多的、不同的开发者——这些发布版本一经被工程核心团队确认后,就会在因特网上公开发布。
而对软件正式版本的修改权通常只赋予少数核心开发人员或某个工程领导者。
第三个发展时期:
二十世纪九十年代初至今
二十世纪九十年代因特网的普及极大地促进了开放源码运动的发展。
开放源码软件的发布版本增加,同时,大量新的开放源码工程出现。
Linux就是在这一时期诞生的,并以GPL作为其许可证。
这个时期出现了众多的开源软件许可证可供选择。
在上个世纪八十年代,GPL是开源软件协作开发时遵循的主导许可规则。
这种情况在上个世纪九十年代发生了较大的改变,特别是在1995年Debian组织发布了“Debian社区契约(DebianSocialContract)”后。
这个契约赋予了使用者最大限度的灵活性——包括允许使用者将协作开发的软件的代码与专有软件的代码混合。
从1997年起这个更为宽松的许可规则逐渐开始被大量的协作软件开发者采用,并开始以另外一个名字——“OpenSourceDefinition”闻名于世。
值得一提的是,所谓开源社区(OpenSourceCommunity)在开源软件研发和推广中占据着特殊的重要地位。
所有活跃的开源软件工程都有一个良好定义的社区,该社区有着共同的志趣,比如不断演进其相关的产品和/或使用其结果。
某个开源社区不能被简单地看作一个常规意义上的组织或统一体,而应看作是由许多具有不同思想的个体和团体组成的、在某个小范围内有着同样兴趣的集合,开源软件工程作为开发者的组织形式则成为开源社区的基本元素,通常建立独立的“.org”实体,鼓励开发者加入该组织并遵守相关规则。
由于开源工程通常是自发形成,因此其成功的关键取决于能否吸引足够的开发者投入足够的时间从事开发和维护,这涉及到人们为什么加入开源开发,影响因素很多,调查显示“兴趣”、“增进技术”、“支持开源运动”和“满足使用者需求”是最主要的驱动因素。
在国内,开源运动正受到越来越多的关注,但总体上仍处于发展的初级阶段,在国际上有影响的开源软件计划中由中国人带队的很少,开源软件以应用为主而创造性工作不足,已有开源软件的开发仍然主要以个体为主,国际交流能力较差,等等。
这与中国国情紧密相关,比如中国的程序员须为生计奔波、不熟悉开源软件开发模式、基于Linux/Unix系统的程序员不多等等,尚未形成成熟的开源软件社区,而商业IT公司尤其是开源公司对如何利用和回馈开源软件社区的力量也了解不足,再加上盗版、知识产权观念淡漠、软件服务意识不足等等因素,导致照搬国外的开源模式很难行得通。
国内的开源社区多以技术论坛和资源下载为主要形式,有些还组织技术沙龙、开源电子刊物等,真正进行开源工程开发的很少,在这方面共创软件联盟()建立的中国第一个在线协同开发环境是为数不多的开源工程之一。
第四步:
Linux的版本
版本
实质上Linux只是一个操作系统的核心(kernel),要Linux运作,不但要将它编译(Compile)及计算机上安装,亦要配合各应用软件(Application)才能做到您想做的事。
正如您买了一袋M,您总不能直接把M吞入肚中。
您要有水去洗、饭煲去煮、要有菜肉等。
所以有些人或公司就会在网上收集各类不同的已写好的软件(包括X-win、WebServer、MailServer、编辑器及程序开发工具等),编译及包封成套装软件,编写安装及设定程序,供人们取得及安装后就可立即使用。
而这些套装就是所谓LinuxDistribution,也可叫Linux的版本。
LinuxDistribution数目众多,著名的有Slackware、RedHat、Mandrake、Debian、及TurboLinux等。
严格来讲,LINUX的版本有两种:
内核版本与发行版本。
LINUX内核版本
LINUX内核版本指的是在Linus领导下的开发小组开发出的系统内核的版本号。
LINUX的内核具有两种不同的版本号,实验版本和产品化版本。
要确定LINUX版本的类型,只要查看一下版本号:
每一个版本号由三位数字组成,第二位数字说明版本类型。
如果第二位数字是偶数则说明这种版本是产品化版本,如果是奇数说明是实验版本。
如2.0.34是产品化版本,2.1.56是实验版本。
LINUX的两种版本是相互关联的。
实验版本最初是产品化产品的拷贝,然后产品化版本只修改错误,实验版本继续增加新功能,到实验版本测试证明稳定后拷贝成新
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