Linux第一课

一、自由软件

根据自由软件基金会的定义，是一种可以不受限制地自由使用、复制、研究、修改和分发的软件。这方面的不受限制正是自由软件最重要的本质。主要许可证有GPL（GNU通用公共许可证）和BSD许可证两种。自由软件可以免费取得，并且它的源代码可以自由修改并散布但它并不是没有版权。以下是自由软件的标志：

“免费软件”（freeware）是一种不须付费就可取得的软件，但是通常有其他的限制，使用者并没有使用、复制、研究、修改和分发的自由。该软件的源代码不一定会公开，也有可能会限制重制及发再行的自由，所以免费软件的重点是不需要花钱，而不是自由的软件。

 

二、BS&CS架构

第一、什么是C/S结构。

C/S（Client/Server）结构，即大家熟知的客户机和服务器结构。它是软件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到Client端和Server端来实现，降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系统都是

Client/Server形式的两层结构，由于现在的软件应用系统正在向分布式的Web应用发展，Web和Client/Server应用都可以进行同样的业务处理，应用不同的模块共享逻辑组件；因此，内部的和外部的用户都可以访问新的和现有的应用系统，通过现有应用系统中的逻辑可以扩展出新的应用系统。这也就是目前应用系统的发展方向。

第二、什么是B/S结构。

B/S（Browser/Server）结构即浏览器和服务器结构。它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务

器端（Server）实现，形成所谓三层3-tier结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本（TCO）。

以上ZZ:http://apps.hi.baidu.com/share/detail/3108858

 

三、块设备与字符设备

块设备（block device）：是一种具有一定结构的随机存取设备，对这种设备的读写是按块进行的，他使用缓冲区来存放暂时的数据，待条件成熟后，从缓存一次性写入设备或从设备中一次性读出放入到缓冲区，如磁盘和文件系统等.

系统中能够随机（不需要按顺序）访问固定大小数据片（chunks ）的设备被称作块设备，这些数据片就称作块。最常见的 块设备是硬盘，除此以外，还有软盘驱动器、CD-ROM 驱动器和闪存等等许多 其他 块设备。注意，它们都是以安装文件系统的方式使用的——这也是块设备一般的访问方式 。

另一种基本的设备类型是字符设备。字符设备按照字符流的方式被有序访问，像串口和键盘就都属于字符设备。如果一个硬件设备是以字符流的方式被访问的话，那就应该将它归于字符设备；反过来，如果一个设备是随机（无序的）访问的，那么它就属于块设备。

字符设备（Character device）：这是一个顺序的数据流设备，对这种设备的读写是按字符进行的，而且这些字符是连续地形成一个数据流。他不具备缓冲区，所以对这种设备的读写是实时的，如终端、磁带机等。

以上ZZ：http://doubao.iteye.com/blog/260444，里面还有更加详细的例子说明理由

四、宏内核与微内核

内核按照体系结构分为两类:微内核(microkernel)与宏内核(macrokernel). 微内核的系统有WindowNT,Minix,Mach,etc.宏内核的系统有Unix,Linux,etc.通过比较Minix和Linux来比较微内核和宏内核是很有意思的,因为当年两个系统的创始人对两种内核的优劣有过争论.

Minix与Linux创建新进程的过程比较可以看出二者之间的区别，Minix是建立在分模块之上的，模块之间以信息传递联系。Linux内部也是分模块的，但在运行的时候，他是一个独立的二进制大映像，其模块间的通讯是通过直接调用其他模块中的函数实现的。宏内核与微内核的区别也就在这吧，微内核是一个信息中转站，自身完成很少功能，主要是传递一个模块对另一个模块的功能请求，而宏内核则是一个大主管，把内存管理，文件管理等等一股脑全部接管。
从理论上来看，微内核的思想更好些，微内核把系统分为各个小的功能块，降低了设计难度，系统的维护与修改也容易，但通信带来的效率损失是个问题。宏内核的功能块之间的耦合度太高造成修改与维护的代价太高，不过在目前的Linux里面还不算大问题，因为Linux目前还不算太复杂，宏内核因为是直接调用，所以效率是比较高的。

以上ZZ：http://apps.hi.baidu.com/share/detail/23954225

 

五、Linux的启动过程

power on ---->BIOS---->Bootloader--->Linux kernal--->init----->OS ready

详细如下：

（1） 从BIOS到内核

BIOS自检：计算机在接通电源之后首先由BIOS进行自检，即进行所谓的POST（Power On Self 

Test），然后依据BIOS内设置的引导顺序从硬盘、软盘或CDROM中读入“引导块”。 在 PC 中，引导 Linux 是从 BIOS 中的地址 0xFFFF0 处开始的。BIOS 的第一个步骤是加电自检（POST）。POST 的工作是对硬件进行检测。BIOS 的第二个步骤是进行本地设备的枚举和初始化。给定 BIOS 功能的不同用法之后，BIOS 由两部分组成：POST 代码和运行时服务。当 POST 完成之后，它被从内存中清理了出来，但是 BIOS 运行时服务依然保留在内存中，目标操作系统可以使用这些服务。要引导一个操作系统，BIOS 运行时会按照 CMOS（在计算机领域，CMOS常指保存计算机基本启动信息(如日期、时间、启动设置等)的芯片。有时人们会把CMOS和BIOS混称，其实CMOS是主板上的一块可读写的RAM芯片，是用来保存BIOS的硬件配置和用户对某些参数的设定。） 的设置定义的顺序来搜索处于活动状态并且可以引导的设备。引导设备可以是软盘、CD-ROM、硬盘上的某个分区、网络上的某个设备，甚至是 USB 闪存。通常，Linux 都是从硬盘上引导的，其中主引导记录（MBR）中包含主引导加载程序。MBR 是一个 512 字节大小的扇区，位于磁盘上的第一个扇区中（0 道 0 柱面 1 扇区）。当 MBR 被加载到 RAM 中之后，BIOS 就会将控制权交给 MBR。

GRUB和LILO都是引导加载程序。最简单地讲，引导加载程序（boot loader） 会引导操作系统。当机器引导它的操作系统时，BIOS 会读取引导介质上最前面的 512 字节（即人们所知的 主引导记录（master boot record，MBR））。在单一的 MBR 中只能存储一个操作系统的引导记录，所以当需要多个操作系统时就会出现问题。所以需要更灵活的引导加载程序。

当内核映像被加载到内存之后，内核阶段就开始了。内核映像并不是一个可执行的内核，而是一个压缩过的内核映像。通常它是一个 zImage（压缩映像，小于 512KB）或一个 bzImage（较大的压缩映像，大于 512KB），它是提前使用 zlib 进行压缩过的。在这个内核映像前面是一个例程，它实现少量硬件设置，并对内核映像中包含的内核进行解压，然后将其放入高端内存中，如果有初始 RAM 磁盘映像，就会将它移动到内存中，并标明以后使用。然后该例程会调用内核，并开始启动内核引导的过程。

init进程是系统所有进程的起点，内核在完成核内引导以后，即在本线程（进程）空间内加载init程序，它的进程号是1。init进程是所有进程的发起者和控制者。因为在任何基于Unix的系统（比如Linux）中，它都是第一个运行的进程，所以init进程的编号（Process ID，PID）永远是1。如果init出现了问题，系统的其余部分也就随之而垮掉了。

init进程有两个作用。第一个作用是扮演终结父进程的角色。因为init进程永远不会被终止，所以系统总是可以确信它的存在，并在必要的时候以它为参照。如果某个进程在它衍生出来的全部子进程结束之前被终止，就会出现必须以init为参照的情况。此时那些失去了父进程的子进程就都会以init作为它们的父进程。快速执行一下ps -af 命令，可以列出许多父进程ID（Parent Process ID，PPID）为1的进程来。

init的第二个角色是在进入某个特定的运行级别（Runlevel）时运行相应的程序，以此对各种运行级别进行管理。它的这个作用是由/etc/inittab文件定义的。

 

六、硬盘分区的意义

分区的定义：Disk partitioning is the act of dividing a hard disk drive into multiple logical storage units referred to as partitions, to treat one physical disk drive as if it were multiple disks. Partitions are also termed "slices" for operating systems based on BSD, Solaris or GNU Hurd. A partition editor software program can be used to create, resize, delete, and manipulate these partitions on the hard disk.

 硬盘分区的优点和缺点有很多，这里Google一下Disk Partition Wiki(http://en.wikipedia.org/wiki/Disk_partitioning)。就能了解很多。主要优点：

Separation of the operating system (OS) and program files from user files.This allows image backups (or 

clones) to be made of only the operating system and installed software.

其余的优点主要就是便于管理，可以提升性能。

七、一些细节

地址			描述		长度 （字节）
Hex	Oct	Dec
0000	0000	0	代码区		440 (最大 446)
01B8	0670	440	选用软盘标志		4
01BC	0674	444	一般为空值; 0x0000		2
01BE	0676	446	标准 MBR 分区表规划 (四个16 byte的主分区表入口)		64
01FE	0776	510	55h	MBR 有效标志: 0x55AA	2
01FF	0777	511	AAh
MBR, 总大小: 446 + 64 + 2 =					512

主引导记录（Master Boot Record，缩写：MBR），又叫做主引导扇区，是计算机开机后访问硬盘时所必须要读取的首个扇区，它在硬盘上的三维地址为（柱面，磁头，扇区）＝（0，0，1）。主引导记录最开头是第一阶段引导代码。其中的硬盘引导程序的主要作用是检查分区表是否正确并且在系统硬件完成自检以后将控制权交给硬盘上的引导程序（如GNU GRUB）。MBR是由分区程序（如Fdisk）所产生的，它不依赖任何操作系统，而且硬盘引导程序也是可以改变的，从而能够实现多系统引导。详细见：http://zh.wikipedia.org/wiki/MBR