1、- 1 -Linux 操作系统教案李伟2009-2- 2 -目 录目 录 .- 2 -第一章 Linux 初步认识及安装 - 3 -第三章 Linux 的内核 - 7 -第四章 Linux 图形操作界面 - 10 -第五章 Linux 文件系统 - 13 -第六章 管理 Linux 操作系统 .- 15 -第七章 常用 Linux 命令 .- 17 -第八章 shell 编程基础 - 18 - 3 -第一章 Linux 初步认识及安装教学目的：通过学习使学生了解 Linux 的历史、演变过程；现在市面流行的发行版本；理解Linux 的文件系统；Linux 的安装步骤。教学重点：理解 Linux
2、 的文件系统。Linux 的安装。授课特点：课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。具体内容：一、介绍本门课程的主要内容（10 分钟）目的：让学生了解学习本门课程的目的，本门课程所要学习的重点、难点，如何学好本门课程。提出本门课程的要求。二、Linux 操作系统的历史（15 分钟）目的：让学生了解 Linux 的历史、创始人、以及相关文化。内容：Linux 的成功要归功于为它引路的系统和应用程序UNIX 和 GNU 软件。1什么是 UNIXUNIX 操作系统最初是由贝尔实验室（Bell Laboratory）开发的，当时的贝尔实验室是电信业巨头AT&T（美国电报电话公司）旗下的一员。UNI
3、X 是在20 世纪 70 年代为 DEC（数字设备公司）的 PDP 系列计算机设计的，现在已成为一种非常流行的多用户、多任务操作系统。UNIX 操作系统可以运行在大量不同种类的硬件平台上，其适用范围从 PC 工作站一直到多处理器服务器和超级计算机。UNIX 简史，严格来说，UNIX 是由 Open Group（开放组织）管理的一个商标，它指的是一种遵循特定规范的计算机操作系统。这个规范也称为单一 UNIX规范（The Single UNIX Specification） ，定义了所有必需的 UNIX 操作系统函数的名称、接口和行为。这个规范在很大程度上是早期由 IEEE（电气和电子工程师协会）
4、开发的一系列规范（P1003 或 POSIX 规范）的超集。2什么是 Linux可能你已经知道，Linux 是一个类 UNIX 内核的可以自由发布的实现版本，是一个操作系统的底层核心。因为 Linux 以 UNIX 为其灵感来源，所以 Linux 程序和 UNIX 程序是非常相似的。事实上，几乎所有为 UNIX 编写的程序都可以在Linux 上编译运行。而且，一些专用于 UNIX 商用版本的商用应用软件也可以不- 4 -加改变地以二进制形式运行在 Linux 系统上。Linux 是由赫尔辛基（Helsinki）大学的 Linus Torvalds 开发的，期间得到了因特网上广大 UNIX 程序
5、员的帮助。它最初只是受 Andy Tanenbaum 教授的Minix（一个小型类 UNIX 系统）启发而开发的个人爱好的程序，但后来它逐步发展成为一个拥有自己版权的完整系统。其目的是，保证 Linux 除包含自由发布的代码外，不会集成任何私有代码。3Linux 的特点 完全免费 高效稳定 支持多种硬件平台 友好的用户界面 强大的网络功能 支持多任务、多用户4Linux 的内核版本和发行版本内核版本内核是系统的心脏，是运行程序和管理像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序，它提供了一个在裸设备与应用程序间的抽象层。Linux 内核的版本号命名的规则，版本号格式通常为“主版本号.次版本号.修正号” 。
6、主版本号和次版本号标志着重要的功能变动，修正号表示较小的功能变更。次版本号有特定的意义：如果次版本号是偶数，表示该内核是一个可放心使用的稳定版；如果次版本号是奇数，则表示该内核加入了某些测试版的内核。Linux内核官方网站 http:/www.kernel.org/下载最新的内核代码。发行版本仅有内核而没有应用软件的操作系统是无法使用的，所以许多公司或社团将内核、源代码及相关的应用程序组织构成一个完整的操作系统，让一般的用户可以简便地安装和使用 Linux，这就是所谓的发行版本（distribution） 。1） Red Hat Linuxhttp:/ Slackware Linuxhttp:
7、/ Mandriva Linuxhttp:/ Debian Linuxhttp:/www.debian.org/5） SuSE Linuxhttp:/ 红旗 Linuxhttp:/www.redflag-7） ubuntu Linuxhttp:/ Hat Fedora Core 6 Linux 简介（20 分钟）目的：让学生了解 Fedora Core Linux 的特点- 5 -内容：1 Fedora Core Linux 的特点2 安装前的准备工作1） 硬件要求2） 系统硬件设备的型号3） 与其他操作系统并存的问题4） 硬盘分区和文件系统什么是文件系统(Filesystem)定义一：文件系
8、统是包括在一个磁盘（包括光盘、软盘、闪盘及其它存储设备）或分区的目录结构；一个可应用的磁盘设备可以包含一个或多个文件系统；如果您想进入一个文件系统，首先您要做的是挂载（mount）文件系统；为了挂载（mount ）文件系统，您必须指定一个挂载点；一旦文件系统被挂载，可以通过访问挂载点目录或子目录来访问指定的文件系统。定义二：文件系统是在一个磁盘（包括光盘、软盘、闪盘及其它存储设备）或分区组织文件的方法，如 NTFS 或 FAT；定义三：文件系统是文件的数据结构或组织方法。在 Unix 中，文件系统涉及两个非常独特的事情，目录树或在磁盘或分区上文件的排列；定义四：文件系统是基于操作系统的，建立在
9、磁盘媒质上的可见体系结构，例如这种结构对于一个 Unix 用户来说可以用 ls 或其它工具可以看到；定义五：文件系统是基于被划分的存储设备上的逻辑上单位上的一种定义文件的命名、存储、组织及取出的方法；定义六：在计算机业，一个文件系统是有组织存储文件或数据的方法，目的是易于查询和存取。文件系统是基于一个存储设备，比如硬盘或光盘，并且包含文件文件物理位置的维护；也可以说文件系统也是虚拟数据或网络数据存储的方法，比如 NFS；理解文件系统的关键词：存储介质：硬盘、光盘、软盘、Flash 盘、磁带、网络存储设备等；磁盘的分割： 这是针对大容量的存储设备来说的，主要是指硬盘；对于大硬盘，我们要合理规划分
10、区，所以要谈到硬盘的分割。硬盘的分割，Linux有 fdisk、cfdisk 和 parted 等，常用的还是 fdisk 工具， Windows和 dos 常用的也有 fdisk ，但和 Linux 中的使用方法不一样。硬盘的分割工具还有第三方程序，比如 PQ；文件系统的创建这个过程是存储设备建立文件系统的过程，一般也被称为格式化或初始化，通过一些初始化工具来进行。一般的情况下每个类型的操作系统都有这方面的工具，也有多功能的第三方工具，比如 PQ。我的建议是如果您不太懂操作系统自带的工具，可以用第三方工具来切割硬盘，把硬盘分割成若干分区，然后再用操作系统自带的工作来初始化分区，也就是格式化分
11、区。在 Linux 中有 mkfs 系列工具；挂载（mount）：- 6 -文件系统只有挂载才能使用，Unix 类的操作系统如此，Windows也是一样；在 Windows 更直观一些，具体内部机制我们不太了解。但 Unix 类的操作系统是通过 mount 进行的，挂载文件系统时要有挂载点，比如我们在安装 Linux 的过程中，有时会提示我们分区，然后建立文件系统，接着是问你的挂载点是什么 ，我们大多选择的是/ 。我们在 Linux 系统的使用过程中，也会挂载其它的硬盘分区，也要选中挂载点，挂载点通常是一个空置的目录，最好是我们自建的空置目录；文件系统可视的几何结构文件系统的是用来组织和排列文
12、件存取的，所以她是可见的，在Linux 中，我们可以通过 ls 等工具来查看其结构，在 Linux 系统中，我们见到的都是树形结构；比如操作系统安装在一个文件系统中，他表现为由/ 起始的树形结构；使用 tree 命令查看。文件系统的类型：文件系统类型有很多，您可以在 Linux 文件系统（filesystem）资源索引 中查看；但我们在 Linux 中常用的文件系统主要有ext3、ext2 及 reiserfs ； ext2 文件系统；ext2 文件系统应该说是 Linux 正宗的文件系统，早期的 Linux 都是用 ext2，但随着技术的发展，大多 Linux 的发行版本目前并不用这个文件系
13、统了；比如 Redhat 和 Fedora 大多都建议用 ext3 ，ext3 文件系统是由 ext2 发展而来的。对于 Linux 新手，我们还是建议您不要用 ext2 文件系统；ext2 支持 undelete（反删除） ，如果您误删除文件，有时是可以恢复的，但操作上比较麻烦； ext2支持大文件； ext3 文件系统：是由 ext2 文件系统发展而来；ext3 is a Journalizing file system for Linux（ext3 是一个用于Linux 的日志文件系统） ，ext3 支持大文件；但不支持反删除（undelete）操作； Redhat 和 Fedora 都
14、力挺 ext3；至于 ext3文件系统的更多特性，请访问 Linux 文件系统（filesystem）资源索引 ； reiserfs 文件系统；reiserfs 文件系统是一款优秀的文件系统，支持大文件，支持反删除（undelete ） ；在我的测试 ext2、reiserfs 反删除文件功能的过程中，我发现 reiserfs 文件系统表现的最为优秀，几乎能恢复 90%以上的数据，有时能恢复到 100%；操作反删除比较容易；reiserfs 支持大文件；四、练习安装 Red Hat Fedora 6（40 分钟）目的：让学生通过自己动手练习安装 Linux 操作系统，并配合老师的指导安装。使学
15、生熟练掌握 Linux 的安装过程。内容：在 VMware 虚拟机下练习安装 Fedora 6 操作系统。- 7 -五、总结及作业（5 分钟）第三章 Linux 的内核教学目的：主要学习关于 LINUX 系统内核的数据结构，算法，进程通信等方面的基础知识。在了解 Linux 的系统内核后，学生会对 Linux 操作系统有一个更深入的理解。教学重点：了解内核的算法、了解进程、内核的升级方法。授课特点：课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。具体内容：一、 复习上节课主要内容（10 分钟）二、 Linux 系统内核简述（15 分钟）1 Linux 内核的版本2 什么是内核定义见教材 P45 页
16、。微内核系统教材 P46 页。Linux 系统使用单一内核结构。内核的内容教材 P46 页。3 内核的基本概念1.进程和任务2.进程和线程3.多处理器系统三、 重要的数据结构(20 分钟)1. 内核结构操作系统的结构：由硬件、操作系统内核、操作系统服务和用户应用程序。2. Linux 内核组成1）进程调度(SCHED)2）内存管理(MM)- 8 -3）虚拟文件系统(Virtual File System,VFS)4）网络接口(NET)5）进程间通讯(IPC)6）各个子系统之间的依赖关系7）系统数据结构8）Linux 的具体结构9） Linux 内核源代码10） Linux 内核源代码的结构11
17、） 阅读源代码3. 动态内存管理四、 算法简介（15 分钟）算法的特征： 有穷性 确切性 输入 输出 可行性五、 操作系统的进程(10 分钟)1进程以及进程间通信机制2Linux 进程3Linux 线程4会话和进程组5进程调度6进程的创建7管道六、 升级内核（15 分钟）1升级内核的必要性Linux 内核承担着 Linux 操作系统最为内核的任务，是其他程序和硬件运行过程中的仲裁者。内核管理所有进程的内存，内核还提供程序和硬件之间的接口等功能。更新的内核会支持更多的硬件，具备更好的进程管理能力，运行速度更快且更稳定，并会修复老版本中发现的许多漏洞。2内核的配置与编译1make mrproper
18、 该命令确保源代码目录下没有不正确的.o 文件以及文件的互相依赖。2make config(基于文本的最为传统的配置界面)make menuconfig(基于文本选单的配置界面)- 9 -make xconfig(基于图形窗口模式的配置界面)make oldconfig(如果只想在原来内核配置的基础上修改一些小地方)选择相应配置时的选择：Y 将该功能编译进内核N 不将该功能编译进内核M 将该功能编译成可以在需要时动态插入到内核中的模块3对内核源代码文件的依赖性和完整性进行检验，并进行编译，需保证 gcc 版本在 gcc-2.7.2 以上。#make dep(确保关键文件在正确的位置)#make
19、 clean(确保所有有关文件都处于最新版本状态)#make zImage(编译压缩形式的内核)#make module(编译选择的模块)#make module-install(将编译后的模块转移到系统标准位置)七、 总结和作业(5 分钟)作业P69 页第三题简答题 1，2，3，4。- 10 -第四章 Linux 图形操作界面教学目的：让学生了解 X Window 的性质，掌握 X Window 系统的基本组成部分，掌握硬件的添加方法，熟练操作 GNOME 图形桌面，学习添加 KDE 桌面，学习添加 KDE 桌面的方法，熟练操作 KDE 桌面。教学重点：掌握 X Window 系统的基本组成
20、部分，掌握硬件的添加方法授课特点：课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。具体内容：一、 复习上节课主要内容（10 分钟）二、 X Window 简介（15 分钟）X Window 是一个可移植的图形用户接口(GUI)软件设计标准，它不属于操作系统，只是一个应用程序。1)X 系统的产生2)X 系统的特点3)X Window 与 Microsoft Windows三、 X Window 系统1X Window 的基本组成 服务器 客户机 通信通道 客户机和服务器通信分类2文件管理 X-Files 文件管理器3窗口管理四、 重要的数据结构(20 分钟)- 11 -五、 算法简介（15 分钟）算
21、法的特征： 有穷性 确切性 输入 输出 可行性六、 操作系统的进程(10 分钟)8进程以及进程间通信机制9Linux 进程10 Linux 线程11 会话和进程组12 进程调度13 进程的创建14 管道七、 升级内核（15 分钟）3升级内核的必要性Linux 内核承担着 Linux 操作系统最为内核的任务，是其他程序和硬件运行过程中的仲裁者。内核管理所有进程的内存，内核还提供程序和硬件之间的接口等功能。更新的内核会支持更多的硬件，具备更好的进程管理能力，运行速度更快且更稳定，并会修复老版本中发现的许多漏洞。4内核的配置与编译4make mrproper 该命令确保源代码目录下没有不正确的.o
22、文件以及文件的互相依赖。5make config(基于文本的最为传统的配置界面)make menuconfig(基于文本选单的配置界面)make xconfig(基于图形窗口模式的配置界面)make oldconfig(如果只想在原来内核配置的基础上修改一些小地方)选择相应配置时的选择：Y 将该功能编译进内核N 不将该功能编译进内核M 将该功能编译成可以在需要时动态插入到内核中的模块6对内核源代码文件的依赖性和完整性进行检验，并进行编译，需保证 gcc 版本在 gcc-2.7.2 以上。#make dep(确保关键文件在正确的位置)#make clean(确保所有有关文件都处于最新版本状态)#
23、make zImage(编译压缩形式的内核)- 12 -#make module(编译选择的模块)#make module-install(将编译后的模块转移到系统标准位置)八、 总结和作业(5 分钟)作业P69 页第三题简答题 1，2，3，4。- 13 -第五章 Linux 文件系统教学目的：让学生掌握 Linux 文件系统得结构和组成，掌握 Linux 文件的类型、权限和修改方法。理解交换分区和交换文件。教学重点：掌握 Linux 文件系统得结构和组成，掌握 Linux 文件的类型、权限和修改方法。理解交换分区和交换文件。授课特点：课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。具体内容：一、
24、 复习上节课主要内容（10 分钟）二、 文件系统工作原理（15 分钟）1. 块分配(block allocation)当文件变大的时候每一次都要为这个文件分配磁盘空间，而扩展分配则是当某个文件的磁盘空间不够的时候，一次性为它分配一连串连续的块。2. 扩展分配(extent allocation)扩展分配方式一次性为文件分配很多连续的块。三、 文件系统和目录结构文件系统(file system)表示存储在计算机上的文件和目录的数据结构。文件系统也可以用于存储文件的分区或磁盘。文件系统可以有不同的格式，叫做文件系统类型(file system types)。1. 文件系统简介2. ext2 文件系
25、统3. ext3 文件系统4. ReiserFS 文件系统5. 文件系统的转换6. 安装和卸载文件系统- 14 -7. 日志文件简介四、 Linux 的文件系统(20 分钟)1文件名和类型简介2文件权限简介五、 交换文件和交换分区（15 分钟）1 交换文件和交换分区1）交换的意义2）交换文件与交换分区的优点2 添加交换分区3 添加交换文件4 删除交换空间/文件1）删除交换分区2）删除交换文件3）关闭交换六、 总结和作业(5 分钟)1 教材 P146 页问答题 1-5 题。- 15 -第六章 管理 Linux 操作系统 教学目的：让学生掌握系统信息的查看，包括系统进程、内存和磁盘以及硬件信息的获
26、取等。掌握 Linux 系统的备份和恢复操作。教学重点：掌握 Linux 使用 Shell 命令设置用户属性，使用图形桌面工具设置用户属性。掌握查看系统信息的命令，掌握 RPM 常用命令。熟练使用系统备份和恢复命令。授课特点：课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。具体内容：一、 复习上节课主要内容（10 分钟）二、 用户管理（15 分钟）1. Linux 操作系统1） Linux 的单用户多任务2） Linux 的多用户、多任务3） 用户的角色区分4） 多用户操作系统得安全2. 用户 User1)/etc/passwd 和 UID2）认识/etc/shadow3. 用户组 Group4.
27、 /etc/gshadow5. 管理用户6. 添加用户或用户组7. 修改用户或用户组8. 在 GNOME 桌面环境设置用户9. 控制系统超级权限- 16 -三、 系统信息1. 系统进程2. 查看内存和磁盘用量3. 查看硬件信息四、 软件包管理器(20 分钟)1软件包管理器2RPM 简介3RPM 命令简介五、 总结和作业(5 分钟)教材 P189 页问答题 1-4 题。- 17 -第七章 常用 Linux 命令 教学目的：让学生了解 Linux 的文件命令可以完成各种复杂的工作。掌握基本的命令。教学重点：掌握基本的命令。授课特点：课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。具体内容：一、 复习上
28、节课主要内容（10 分钟）二、 Linux 命令基础（15 分钟）1 文件名与路径2 Linux 命令格式3 系统帮助4 进入与退出 Linxu 系统三、 常用 Linux 命令1 Linux 与 DOS 命令2 目录操作命令3 文件操作命令4 文件备份和压缩命令5 关机和系统管理命令6 用户管理命令7 文件阅读的命令8 打印文件命令9 磁盘管理命令10其他命令- 18 -11Linux 命令使用技巧四、 总结和作业(5 分钟)教材 P226 页问答题 1-5 题。第八章 shell 编程基础 教学目的：让学生了解 shell 这个命令解释器，用它来启动、停止、编写程序。掌握 shell 是操
29、作系统最外面的一层，负责管理用户与操作系统之间的交互。教学重点：理解 shell 的概念，了解为什么使用 shell，学会基本 shell 命令操作，掌握 shell脚本的创建，掌握 shell 程序的语法结构，学会使用 shell 的基本语法，了解 shell 函数，掌握后台运行进程，掌握控制进程的命令。授课特点：课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。具体内容：一、 复习上节课主要内容（10 分钟）二、 shell 简介（15 分钟）1 shell 的背景2 shell 的功能三、 shell 基本语法1. shell 定义的环境变量2. 用户定义的变量3. 内部变量4. 参数置换的变量5. 位置参数四、 shell 程序基础1变量表达式- 19 -2shell 中的符号3bash 介绍五、 循环语句1.for 语句2.while 语句3.until 语句4.select 语句5.shift 语句六、 条件语句1. if 语句2. case 语句七、 其他语句简介1. break 与 contiune2. exit 语句八、 函数1 定义和使用函数2 向函数传递参数3 从调用函数中返回九、 进程1 进程管理及作业控制2 启动进程3 查看进程4 进程调度5 调整优先级6 信号机制十、 总结和作业(5 分钟)教材 P273 页问答题 1-6 题。- 20 -
