Linux系统概述和安装.docx
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Linux系统概述和安装
第1章Linux系统概述和安装
Linux系统是一种类UNIX的完整操作系统。
它不仅功能强大、运行稳定，而且用户可免费使用，分析其源代码。
Linux系统支持x86、ARM等大多数常见硬件架构和TCP/IP等主流网络协议，有良好的跨平台性能，应用面极其广阔。
本章将介绍Linux系统的基本概念，并演示如何安装一套带有XWindow图形操作界面的Linux系统发布版。
1.1引言
计算机系统由硬件系统和软件系统所组成，软件系统中最为重要的是操作系统。
Linux作为操作系统管理着计算机内所有的硬件资源和软件资源，仿佛是计算机的灵魂。
Linux系统基于GPL协议发布，该协议是GNU项目所创立开放源代码的公共许可证。
要理解Linux系统并以一种全新的方式开发和发布软件，首先则需要了解GNU项目和Linux系统的渊源。
1.1.1GNU项目简介
GNU项目在1983年由理查德·斯托曼（RichardStallman）创立，最初的目标是通过使用必要的工具从源代码开始创建一个自由的类UNIX操作系统。
此前的软件均以源代码的形式发布，用户可以根据自己需要修改源代码。
但自从那时起，软件厂商为了保护自己的商业利益，开始使用编译所得的二进制文件发布软件，从而使软件的源代码变为“商业秘密”。
为了改变当时不利于软件技术发展的格局，GNU项目花了十余年时间创建了GCC编译器、Emacs编辑器等多个工具。
所有的工具以源代码形式发布，并且无需支付任何费用，只是这些工具的改进版本和衍生品必须遵循同样的发布形式，这就形成了GPL协议。
但它在20世纪80年代缺少了一个最关键的组件，即操作系统核心，直到Linux系统的诞生。
GNU项目组织结构如图1.1所示。
1.1.2Linux起源
安德鲁·塔能鲍姆（AndrewTanenbaum）出于教学目的编写了名为Minix的类UNIX操作系统。
芬兰赫尔辛基大学在读的学生林纳斯·托瓦兹（LinusTorvalds）认为Minix有许多地方不合理，于是开始为自己AT386微机设计新的操作系统核心。
1991年8月，林纳斯将自己新设计的操作系统内核通过网络发布，命名为Linux系统。
不久之后，Linux系统陆续推出了多个版本，并且吸引了更多开发者加入Linux系统开发的行列。
许多开发者利用已有的GNU工具构建Linux系统并为它开发新的特性，使之成为GNU项目中重要的组成部分。
最新版本的Linux操作系统桌面如图1.2所示。
图1.1GNU项目组织结构示意图
图1.2Linux操作系统桌面
1.1.3Linux发展现状
如今，Linux系统内核版本已发布到2.6版，它代表着当前操作系统技术的最前沿，并依然保持数周内一次的版本更新。
更多的开发者进入到Linux系统开发的行列中，因此基于Linux系统的软件资源也十分丰富，而且这些资源同样能免费使用。
绝大多数硬件产品具有针对Linux系统的支持，无论是将Linux系统作为桌面工作站还是服务器，都非常稳定易用。
Linux系统的安装、操作和升级也越来越简单，有一些企业和开源组织对Linux系统进行了深入的扩展，他们将Linux系统以及一些重要的应用程序打包，并提供较方便的安装界面。
同时，还提供一些有偿的商业服务如技术支持等。
Linux系统进入我国的时间较早，我国的工程师对Linux系统的发展也做出了巨大贡献。
所以，Linux系统在我国拥有一定的用户基础和大量中文资源。
Linux系统符合我国国情，不仅为信息化建设提供低廉成本的软件，而且其开放性也造就了众多中国人成为顶级软件工程师。
1.1.4免费软件与开源软件
免费软件与开源软件概念并不相同，免费软件通常以二进制文件形式发布。
用户虽然可以免费使用，但无权对软件进行任何修改。
开源软件是将软件以源代码形式发布，并遵循GPL等开源协议，用户不仅能使用，而且还可对软件进行改进。
Linux系统是开源软件，所以基于Linux系统开发必须遵循开源规则。
这种开发方式最大的优势是，开发者能最大限度的利用现有代码，从而避免重复工作。
举例说明，如果需要构建一个新的办公协作软件，在Linux系统上开发不用从最基本的联系人数据库开始编写，也不用从头开始编写一个即时通信协议。
这些都可以从其他已有软件上继承，开发者只要注重软件新特性部分实现即可。
1.2Linux内核与版本
Linux内核是该操作系统的核心程序文件，通过与其他程序文件组合，Linux又构成了许多版本。
每种Linux版本都有其特点，例如嵌入式Linux版本专门用于较小的电子设备操作，而计算机中常用的是Linux桌面版和Linux企业版。
1.2.1Linux内核介绍
内核是操作系统的心脏，系统其他部分必须依靠内核这部分软件提供的服务，例如管理硬件设备、分配系统资源等。
内核由中断服务程序、调度程序、内存管理程序、网络和进程间通信等系统程序共同组成。
Linux内核是提供保护机制的最前端系统，它独立于普通应用程序，一般处于系统态，拥有受保护的内存空间和访问硬件设备的所有权限。
这种系统态和被保护起来的内存空间，统称为内核空间。
内核负责管理计算机系统的硬件设备，为硬件设备提供驱动。
对于操作系统上层的应用程序来说，内核是抽象的硬件，这些应用程序可通过对内核的系统调用访问硬件。
这种方式简化了应用程序开发的难度，同时在一定程度上起到了保护硬件的作用。
Linux内核支持几乎所有的计算机系统结构，并将多种系统结构抽象为同样的逻辑结构。
Linux内核结构如图1.3所示。
图1.3Linux内核架构示意图
Linux内核继承了UNIX内核的大多数特点，并保留相同的API（应用程序接口）。
Linux内核的特点如下：
❑Linux支持动态加载内核模块。
❑Linux支持对称多处理（SMP）机制。
❑Linux内核可以抢占（preemptive）。
❑Linux内核并不区分线程和其他一般进程。
❑Linux提供具有设备类的面向对象的设备模型、热插拔事件，以及用户空间的设备文件系统。
❑Linux忽略了一些被认为是设计得很拙劣的UNIX特性和过时标准。
❑Linux体现了自由这个词的精髓，现有的Linux特性集就是Linux公开开发模型自由发展的结果。
1.2.2Linux所支持的硬件平台
Linux系统支持当前所有主流硬件平台，能运行在各种架构的服务器，如Intel的IA64、Compaq的Alpha、Sun的Sparc/Sparc64、SGI的Mips、IBM的S396；也能运行在几乎全部的工作站，如Intel的x86、Apple的PowerPC。
更吸引人的是，它支持嵌入式系统和移动设备，如ARMLinux内核短小精湛且功能全面，可根据特定硬件环境裁剪出具备适当功能的操作系统。
另外，无论是32位指令集系统还是64位指令集系统，都能高效稳定运行。
1.2.3常用Linux版本
Linux系统拥有多个发行版，它可能是由一个组织、公司或者个人发行。
通常一个发行版包括Linux内核、将整个软件安装到计算机的安装工具、适用特定用户群的一系列GNU软件。
常用的Linux发行版本如下。
1．Fedora桌面版
Fedora项目是RedHat赞助，由开源社区与RedHat工程师合作开发的项目统称。
它继承了RedHat许多高端技术，如YUM软件包管理器、虚拟机等。
以网络论坛为平台，Fedora实现了开放的开发过程和透明的管理，并快速不断创新。
所以，Fedora是最好的开源操作系统。
Fedora适用于桌面工作站，并且为各种应用方向提供了丰富的应用程序。
2．Ubuntu桌面版
Ubuntu是一个相对较新的发行版，但它的出现可能改变了许多潜在用户对Linux的看法。
也许，从前人们会认为Linux难以安装、难以使用，在Ubuntu出现后这些都成为了历史。
Ubuntu默认采用的GNOME桌面系统也将Ubuntu的界面装饰的简易而不失华丽，同时也发行KDE桌面的Kubuntu版本、Xfce桌面的Xubuntu版本。
Ubuntu适合入门者了解Linux系统，它提供了多种安装模式，可在Windows分区上直接以虚拟机形式工作。
3．RedHat服务器版
全世界的Linux用户最熟悉的发行版想必就是RedHat了。
RedHat在1995年创建，并为用户提供有偿的技术支持与升级服务。
该版本适用于各种企业的服务器应用，支持大型数据库和应用系统，功能强大且系统稳定。
4．OpenSUSE
OpenSUSE近年来广受Linux开发者欢迎，是德国最著名的Linux发行版，由Novell公司负责其项目的维护。
在软件包管理器和桌面环境上，OpenSUSE独树一帜，研发出YaST软件包管理器等众多新产品。
OpenSUSE的每一个主要版本都提供2年的安全和稳定性更新。
并且每隔6个月，Novell就会发布一个新版本。
该版本适用于各种软件开发工作站，集成了多种常用的软件开发工具。
5．Debian
Debian最早由伊恩·莫窦克（IanMurdock）于1993年创建。
可以算是迄今为止最遵循GNU规范的Linux系统。
Debian在全球有超过1000人的开发团队，为Debian开发了超过20000个软件包，这20000个软件包覆盖了11个不同处理器。
世界上有超过120份Linux发行版以Debian为基础，包括现在火热的Ubuntu。
该版本适用于研究Linux系统，可快速得到各种系统分析与测试工具。
1.3系统安装
Linux系统安装是将安装介质内的系统文件复制到设备的硬盘上。
安装前需要对硬盘进行分区，Linux系统拥有专门的分区结构。
安装过程中Linux系统还会进行各种程序的配置，本节讲解Linux发行版的安装与配置。
1.3.1安装前准备
安装Linux系统前，首先可根据用途和硬件平台选择一个Linux发布版本。
若读者具备丰富的Linux知识，亦可从内核开始编译一个全新的Linux版本。
获得Linux发布版本可在因特网上直接下载，也可通过其他途径获得Linux发布版的复制，这是GPL协议中的合法行为。
安装前需详细了解该版本对系统的需求，以及安装设备的硬件环境。
Linux系统可自动识别大多数硬件设备，并为其找到合适的驱动程序，但难免有些不常见的设备需要额外准备驱动程序。
常用Linux版本的下载地址如下：
❑Ubuntu官方社区：
；
❑Fedora项目官方社区：
http:
//fedoraproject.org；
❑Redhat公司网站：
；
❑OpenSUSE官方社区：
http:
//www.opensuse.org；
❑Debain官方社区：
http:
//www.debian.org。
注意：
安装Linux系统可使用光盘、磁盘、USB存储器或网络服务器作为源，本章将以光盘为例介绍Linux系统的安装过程。
1.3.2系统需求
各种Linux版本有不同的系统需求，具体需求可在官方网站的安装说明内看到。
得到系统需求列表后，可与安装设备的硬件列表进行对比，通常设备供应商会提供设备上的具体硬件型号列表。
下面是当前流行的Linux桌面版本最低系统需求。
❑CPU：
IntelPentium兼容CPU，主时钟频率在400MHz以上。
❑内存：
256MB以上。
❑硬盘：
至少3GB空余空间。
❑显卡：
VGA兼容或更高分辨率显卡。
❑其他：
有鼠标、键盘、光驱等设备。
1.3.3硬盘分区
硬盘是常见的存储设备，大多数计算机上都以硬盘作为主要的外储存器。
为了便于管理，Linux系统允许将一块硬盘划分为多个分区，或者将多块硬盘划分为一个分区。
分区的类型有3种，主分区（primary-partition）和扩展分区（extended-partition）是顶层的分区体系，逻辑分区（logical-partition）是扩展分区下的子结构。
同一块硬盘上最多允许存在4个主分区和一个扩展分区，扩展分区以下的逻辑分区数量并无限制。
Linux系统常使用Ext3（Ext4）、Swap文件系统作为分区格式。
Ext3是GNU中标准的文件系统。
它是专门为Linux设计的，拥有极快的速度和极小的CPU占用率。
Ext3还是一种日志式文件系统（JournalFileSystem），最大的特点是它会将整个硬盘的写入动作完整地记录在磁盘的某个区域上，以便有需要时回溯追踪。
Ext4是Ext3的升级版，它提供更大的容量支持和在线磁盘碎片整理工具，更好的性能执行和可靠性。
Ext3文件系统限制的最大卷为2TB，Ext4能够扩展到16TB。
Swap是用于Linux系统中的一种专门用于交换分区的文件系统。
Linux系统至少需要一个交换分区和一个根分区。
交换分区必须使用Swap文件系统，通常分配给它的磁盘空间是设备物理内存的1.5倍。
它的作用相当于是虚拟内存，在物理内存不够的情况下，Linux系统将不活跃的数据放在交换分区内。
根分区用于存放所有的系统文件和用户文件，可使用Ext3（Ext4）或其他Linux系统支持的文件系统。
为Linux系统分区前，首先需要对磁盘内的数据进行备份，然后使用分区工具对磁盘进行重新分区。
如果需要在磁盘上保留其他操作系统，则需要为Linux准备足够的空闲磁盘空间，可先将一个或多个拥有足够大小的分区内的数据迁移到其他分区中，再删除这些分区获取空闲磁盘空间。
常用的分区工具有Fdisk、PQMagic。
另外，在安装Linux系统时也可为磁盘进行分区。
注意：
如果是初次安装Linux系统，并且需要保留当前计算机上的Windows操作系统，可使用虚拟机进行安装。
虚拟机会在Windows分区上创建一个文件作为虚拟磁盘，这样可避免因操作不当而使整个磁盘的分区被破坏。
Windows下可选的虚拟机软件有VMware、Wubi等，Ubuntu桌面版安装光盘中自带有Wubi虚拟机。
1.3.4图形方式安装Linux
图形化Linux安装程序为用户提供了多种安装语言的选择和更简单易懂的安装信息。
本节介绍以Fedora10LiveCD为媒介安装Linux系统的过程。
LiveCD是Linux系统最新的发布形式，它不但能直接以CD启动计算机进入到Linux系统，还提供了图形化安装程序。
下面以Fedora为例介绍图形方式安装Linux系统的过程。
（1）通过FedoraLiveCD引导计算机，屏幕上出现登录画面，如图1.4所示。
（2）单击屏幕左下方Language下拉列表框旁的下三角按钮，在弹出的列表项中选择OtherLanguage选项。
屏幕上弹出Languages对话框，提示选择登录的语言，可选择“汉语（中国）”列表项后单击OK按钮，如图1.5所示。
图1.4Fedora登录画面图1.5登录语言选择
（3）单击LogIn按钮，登录到LiveCD的Linux系统桌面。
这时就可以尝试使用Linux系统，除无法保存Linux系统配置数据以外，其他功能与安装后的Linux系统相似，如图1.6所示。
（4）双击桌面上“安装到硬盘”图标，进入安装提示画面，如图1.7所示。
图1.6LiveCD的Linux系统桌面图1.7安装提示画面
（5）单击“下一步”按钮，进入键盘选择画面，如图1.8所示。
图1.8LiveCD的Linux系统桌面
（6）选择“美国英语式”列表项，单击“下一步”按钮，进入主机命名画面，如图1.9所示。
（7）主机名是该设备在网络中的唯一名称，用于在网络上识别该设备。
输入主机名后，单击“下一步”按钮，进入地区选择画面，如图1.10所示。
图1.9安装提示画面
图1.10地区选择画面
（8）地区选择是用于设置系统所在地，以便通过因特网自动调整系统时间和获得当地天气信息。
如果在中国，建议不要选择“系统时钟使用UTC时间”复选框。
选择对应的区域后，单击“下一步”按钮，配置根账号的密码，如图1.11所示。
（9）根账号root是Linux系统上的拥有最高权限的用户，所以应设置一个相对复杂的密码。
密码设置完后，单击“下一步”按钮。
如果是未分区硬盘，会出现一条无法读取设备分区的警告，单击“是”按钮，进入硬盘分区向导画面。
如果硬盘已分区，直接进入该画面，如图1.12所示。
图1.11安装提示画面
图1.12硬盘分区向导画面
（10）硬盘分区向导画面上方的下拉列表框是用来选择分区模式。
“在选定驱动器上删除Linux分区并创建默认分区结构”选项适用于安装过Linux系统的硬盘，“重新定义现有分区大小并在剩余空间中创建默认布局”适用于已安装其他操作系统并且没有为Linux预留空白空间的硬盘，“使用选定驱动器中的剩余空间并创建默认分区结构”适用于新硬盘或者已为Linux预留空白空间的硬盘，“建立自定义的分区结构”适用于以上任何一种情况。
如果设备只有一块硬盘，其他选项将不可用，否则可以选择安装Linux系统的硬盘。
如果磁盘是IDE接口，则第一块磁盘标号为hda，SATA和SCSI接口磁盘标号以sda开始。
在本次安装过程中，选择的是“建立自定义的分区结构”模式，单击“下一步”按钮，进入硬盘分区画面，如图1.13所示。
图1.13硬盘分区画面
（11）在硬盘分区画面中，建立了一个Ext3格式的根分区和一个Swap格式的交换分区。
单击“下一步”按钮，这些分区会被格式化，并进入安装引导装载程序画面，如图1.14所示。
图1.14安装引导装载程序画面
（12）GRUB是一个多系统引导管理器，可以管理多个Windows和Linux系统启动。
选择该程序安装的硬盘后，单击“下一步”按钮，系统将开始安装到硬盘，如图1.15所示。
图1.15系统开始安装到硬盘
（13）安装完毕后，系统将提示重新启动。
这时取出光盘，单击“关闭”按钮，如图1.16所示。
图1.16系统提示重启动
（14）第一次登录Linux系统，将进入配置画面，单击“前进”按钮，如图1.17所示。
（15）配置过程开始会显示许可证性息，直接单击“前进”按钮，如图1.18所示。
（16）然后是进入创建用户画面，在这里指的是普通用户，用于日常系统操作。
输入完用户名和密码信息后，单击“前进”按钮，如图1.19所示。
图1.17第一次登录配置画面
图1.18许可证信息
图1.19创建用户画面
（17）紧接着出现的是设置日期和时间画面，如果系统提示的时间与当前时间无误，单击“前进”按钮，如图1.20所示。
图1.20设置日期和时间画面
（18）最后系统将询问是否将硬件配置信息发送给社区，如图1.21所示。
单击“完成”按钮。
Linux系统的安装就全部结束，屏幕上将再次出现登录画面，用先前创建的用户即可登录到系统中。
图1.21发送硬件配置信息画面
1.3.5升级最新内核
为了使用Linux系统最新的特性，可在安装完成后对Linux内核进行升级。
各个发行版的Linux系统都有软件管理器提供自动升级服务，但也可以根据需要手动升级内核。
Fedora和RedHat企业版可使用YUM软件管理器升级内核，在终端输入下列命令：
su//获取根用户权限，将提示输入根用户密码
yumupdatekernel//升级内核
Ubuntu桌面版和Debain可使用DEB软件管理器升级内核，在终端输入下列命令：
sudoapt-getinstallkernel-image//获取根用户权限，将提示输入用户密码，
//并升级内核
注意：
YUM和DEB软件管理器使用方法相似，可以根据其中一种来推断另一种，所以在后面的章节中只以YUM软件管理器作为例子。
另外，YUM和DEB软件管理器默认的更新源服务器通常在国外，升级内核前可根据需要在网络上搜索最新的国内更新源服务器地址，以提高升级内核及其他软件的速度。
1.3.6安装中文支持
大多数的Linux发行版都提供了多语言支持，并根据用户选择自动安装中文支持。
中文支持通常包括中文字符编码、中文字库、软件的中文UI包和中文输入法。
如果Linux安装完成后没有安装中文支持，可手动安装。
中文支持的安装信息可查阅该发行版的中文社区。
1.4小结
本章介绍了Linux系统的基本概念和安装方法，Linux系统是一个开放的操作系统，理解了GNU项目后可快捷地开发各种软件。
在学习后面的章节前，读者可根据自身需要安装一套Linux操作系统，以便实践各种开发技能。
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