1.1 Linux 操作系统概述在线视频

大家好 我们今天来讲述Linux操作系统

对它进行概要的介绍

那么在介绍之前呢 我们带着几个问题来上路

第一个问题呢 我们来说一下什么是操作系统

那么对于普通用户来说呢

我们是不是感知到操作系统呢 比如说我们在使用微信的过程中呢

我们直接跟微信来打交道 普通用户所感知到的是应用程序

而操作系统是藏在

应用程序背后的系统软件

比如说我们在按触摸屏的时候呢 它是一个硬件

那么这个硬件是谁来管理呢 它实际是操作系统来管理的

所以说我们用户实际上感知到了操作系统

那么操作系统到底是干什么事情的呢

实际上它做两件事情

第一件事情是对整个计算机系统的软硬件资源进行管理

第二件事情是为用户提供服务

所以说操作系统的设计有两大目标

第一个目标是提高资源的利用率

第二个目标呢是方便用户的使用

那么下面呢我们来看一下为什么

我们要来学Linux操作系统系统内核

我们说Linux操作系统是一个自由开放的操作系统

那么自从1991年诞生以来

现在二十多年的发展史

使它成为一个非常普遍使用的操作系统

一方面看这张图的左边

那么在嵌入式系统以及可穿戴计算机

移动计算机 桌面系统

集群 超级计算机它们背后都运行着Linux操作系统

那么另一方面呢 我们现在

整个业界的热点研究领域

比如人工智能 区块链 云计算

以及分布式计算 大数据处理

那么等等这些研究领域呢

它背后运行的也是Linux操作系统

从人机交互的角度来看呢 比如说我们要

通过鼠标 通过键盘 通过触摸

甚至我们可能给它说句话

甚至可能移动一下让计算机有感知

那么甚至呢我们去远程访问

那么等等这些交互方式我们都可以与Linux来进行交互

那么我们怎么样才能对Linux进行一个初步了解

走进它的内部 那么下面我们来看Linux的结构

在这个最上层我们看到的是应用软件

那么在中间这块有个系统调用

最底下呢我们叫做操作系统的内核

那么整个系统呢我们分为两大部分

一部分呢我们叫做应用软件 一部分呢我们叫做操作系统内核

那么这个接口就是系统调用

那么系统调用起到什么样的作用呢

它在应用程序和操作系统中间起到接口的作用

当一个应用程序发出请求时候呢 实际是给系统调用

系统调用把这个请求给操作系统以后呢 我们操作系统呢就来提供服务

那么提供哪些服务呢 这个服务包括方方面面的

比如文件系统的服务 进程管理的服务 内存管理的服务

以及进程调度和网络

在整个图中我们看到旁边还有一个模块

这个到底是什么内容呢 这个先隐藏起来 在下一讲的时候专门来讲这一部分

下面我们来介绍一下这个庞大的系统里头 它的核心设计理念是什么

那么它的设计理念就是机制与策略分离

那么这句话来自于维基百科里头在计算机科学里头呢

它其实呢就是遵循这样一个原则

那么机制呢它实际上说我提供什么样的功能

它相对来说是不变的部分

策略是我们如何使用这些功能

比如我们要创建一个进程

那么这件事情非常的繁琐

操作系统来做

那么操作系统把创建进程这件事情做好以后呢

你如何在你的进程里头呢

来使用这些功能呢操作系统就不去关注了

你可以在各个不同的场合来使用创建进程这样一个功能

那么这种设计理念在操作系统的各个部分呢

无处不体现我们

看操作系统内核的时候呢 一定要记住你在学的是什么呢 实际上在学机制

那么你在使用的时候呢你可以把这些机制灵活地使用

下面我们来简单介绍一下系统调用机制

它起什么作用呢它起着隔离变化的作用

我们说机制提供什么样的功能

那么系统调用机制在应用程序和操作系统内核之间起接口的作用

它相当于把很多的变化隔离起来

比如说系统调用相当于一个淘宝平台

那么这个平台为我们提供各种各样的服务

那么很多用户可以到这个平台上开一个淘宝店

那么其实呢在淘宝服务背后有一个非常强大的技术团队

来支持这个平台 这就相当于操作系统内核

也就是说操作系统内核要做大量繁杂的事情

操作系统把非常繁杂的事情承担起来以后呢

那么应用程序在做开发的时候呢 它只需要调用系统调用的接口就可以了

对系统调用隔离变化这种机制呢 我们来进一步说一下

比如前面说要从磁盘读数据

那么当我们用户发出一个请求的时候 我们看到跟系统调用来打交道

那么系统调用跟谁打交道呢 它要跟文件系统打交道

跟哪个文件系统呢 Linux支持很多种文件系统

用户不用关心我跟哪个文件系统打交道

那么它到底从哪里读数据呢是从磁盘来读呢

还是从网盘来读呢 用户也不用去关注

这就是我们说的机制与策略的隔离

我们看到操作系统实际上提供了一种非常健全的机制

让我们用户可以非常方便地来使用这种机制

那么前面我们讲了那么多的内容呢 看起来是比较抽象的

我们能不能非常有趣地来看一下Linux内核呢

在网上我们找到了一张

漫画趣解Linux内核构造的一张图

这张图是一个建筑物的刨侧图

在最底层的话 我们看有很多的柜子

那么这个柜子旁边呢 有小企鹅拉开柜子在那边翻文件

这个在操作系统里相当于什么呢

相当于进程在访问文件

我们看右下角有一条狗

这个相当于一个监控程序

比如这个翻文件 它能不能去翻文件

那么相当于我们要对这个系统的安全性进行监控

那么在这整个图上 有很多很多的小企鹅

每一个都承担着不同的责任

我们在这一块不进行一一的介绍了 把这个话题留给读者 读者可以通过查阅网络呢

或者发挥自己的想象力

来感受一下每只企鹅每个动物在这张图上到底做了什么

最后我们对本次课的

教材或参考文献做一个介绍

那么这个教材呢是我写的《Linux操作系统原理与应用》

这本书主要是一个入门的书

Linux操作系统太庞大了 这个教材只作为入门

所以这里有很多参考文献

这个参考文献呢 第一本介绍一下业界比较有名的叫《现代操作系统》

另外是由我翻译的《深入理解Linux内核》和《Linux内核设计与实现》

如果想了解分布式操作系统 有一本何炎详的《分布式操作系统》

下面给大家来介绍一下Linux内核比较经典的几本书

第一本书呢叫《Linux内核的设计与实现》 这本书呢出了三版

都是由我翻译 这本书可以作为一本入门的书

当你深入源代码的时候呢 我们需要看一本书

叫《深入理解Linux内核》

那么这本书呢它大概有800多页

所以要想深入了解的时候需要读这本书

那么当你了解了理论

阅读了Linux内核的源代码 想动手实践的时候有一本书叫《Linux的设备驱动程序》

那么我们看这几本书呢叫三位一体

在我们业界叫Linux的红宝书

希望想进行深入了解Linux内核的同学呢

手上至少有这么几本参考书

好 我们这次课就给大家介绍到这里

谢谢大家