1、Linux 操作系统综述摘 要：本文比较详细地阐述了Linux操作系统的产生、发展,总结了它的特点,并在剖析它的结构的基础上对其部分功能进行了评价,同时介绍了它的一些实际应用,最后展望了其未来的发展。关键词：Linux操作系统; 特点；评价；应用；发展中图分类号：TP311 文献标识码：A0 引言操作系统是一台计算机必不可少的系统软件，是整个计算机系统的灵魂。一个操作系统是一个复杂的计算机程序集，它提供操作过程的协议或行为准则。没有操作系统，计算机就无法工作，就不能解释和执行用户输入的命令或运行简单的程序。大多数操作系统都是由一些主要的软件公司支持的商品化程序，用户只能有偿使用。如果用户购买了
2、一个操作系统，他就必须满足供应商所要求的一切条件。因为操作系统是系统程序，用户不能擅自修改或试验操作系统的内核。这对于广大计算机爱好者来说无疑是一种束缚。要想发挥计算机的作用，仅有操作系统还不够，用户还必须要有各种应用程序的支持。应用程序是用于处理某些工作（如字处理）的软件包，通常它也只能有偿使用。每个应用程序的软件包都为特定的操作系统和机器编写。使用者无权修改这些应用程序。使用Linux，可以将操作系统变成一种操作环境。由于Linux是一套自由软件，用户可以无偿地得到它及其源代码，可以无偿地获得大量的应用程序，而且可以任意地修改和补充它们。这对用户学习、了解Unix操作系统的内核非常有益。
3、学习和使用Linux，能为用户节省一笔可观的资金。Linux是目前惟一可免费获得的、为PC机平台上的多个用户提供多任务、多进程功能的操作系统，这是人们要使用它的主要原因。就PC机平台而言，Linux提供了比其他任何操作系统都要强大的功能，Linux还可以使用户远离各种商品化软件提供者促销广告的诱惑，再也不用承受每过一段时间就升级之苦，因此，可以节省大量用于购买或升级应用程序的资金。Linux不仅为用户提供了强大的操作系统功能，而且还提供了丰富的应用软件。用户不但可以从Internet上下载Linux及其源代码，而且还可以从Internet上下载许多Linux的应用程序。可以说，Linux本身包
4、含的应用程序以及移植到Linux上的应用程序包罗万象，任何一位用户都能从有关Linux的网站上找到适合自己特殊需要的应用程序及其源代码，这样，用户就可以根据自己的需要下载源代码，以便修改和扩充操作系统或应用程序的功能。这对Windows NT、Windows98、MS-DOS或OS2等商品化操作系统来说是无法做到的。Linux这一系统功能强大, 尤其是作为网络中的各种服务器, 它更是有着许多天生的优点。我们将在介绍它的产生与发展及其特点的基础之上,分析它的结构, 并根据其结构阐述它的功能特性和适用场合。最后, 我们将预测其未来的发展。1 Linux的产生与发展Linux 操作系统（Linux）
5、，是一套免费使用和自由传播的类 Unix 操作系统，它主要用于基于Intel x86 系列 CPU 的计算机上。这个系统是由全世界各地的成千上万的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的 Unix 兼容产品。 Linux 的出现，最早开始于一位名叫 Linus Torvalds 的计算机业余爱好者，当时他是芬兰赫尔辛基大学的学生。他的目的是想设计一个代替Minix（是由一位名叫 Andrew Tannebaum 的计算机教授编写的一个操作系统示教程序）的操作系统，这个操作系统可用于 386、486 或奔腾处理器的个人计算机上，并且具有 Unix 操作
6、系统的全部功能，因而开始了 Linux 雏形的设计。 Linux 以它的高效性和灵活性著称。它能够在PC 计算机上实现全部的 Unix 特性，具有多任务、多用户的能力。Linux 是在 GNU 公共许可权限下免费获得的，是一个符合 POSIX 标准的操作系统。Linux 操作系统软件包不仅包括完整的 Linux 操作系统，而且还包括了文本编辑器、高级语言编译- -1 器等应用软件。它还包括带有多个窗口管理器的X-Windows 图形用户界面，如同我们使用Windows NT 一样，允许我们使用窗口、图标和菜单对系统进行操作。 Linux 之所以受到广大计算机爱好者的喜爱，主要原因有两个，一是它
7、属于自由软件，用户不用支付任何费用就可以获得它和它的源代码，并且可以根据自己的需要对它进行必要的修改，无偿对它使用，无约束地继续传播。另一个原因是，它具有 Unix 的全部功能，任何使用 Unix 操作系统或想要学习 Unix 操作系统的人都可以从 Linux中获益。2 Linux的特点( 1) 符合国际通用标准Linux 可供实际使用已有若干年了。它是符合POSIX 1003 .1 标准的操作系统。POSIX 1003.1标准定义了一个最小的 Linux 操作系统接口,任何操作系统只有符合这一标准,才有可能运行 Linux程序。Linux 还增加了部分 System V 和 BSD 的系统接
8、口, 使 Unix System V 和 BSD 上的程序能直接在 Linux 上运行。Linux 不仅可以用在 Int el 系列个人计算机上, 也可以用在 DEC Alpha 和SUN -SPARC 系列上。Linux 符合 X / OPen 标准, 具有完全的 X Windows 实现。现有的大部分基于X 的程序不需要任何修改就能在 Linux 上运行。( 2 ) 强大的兼容性能利用 iBCS2 模拟器, 为 SCO 和 SV R 4 专门设计的程序, 可以不加修改地在大部分 Linux 系统上运行; Linux 的 DOS 仿真器一一 DOSEMU 可以运行大多数 MS 一 DOS 应
9、用; Windows 程序也能在被称为 WINE 的 Linux 的 WindowS“ 仿真器” 的帮助下,在 X Windows 的内部运行。Linux 能支持多种文件系统。Linux 最常用的文件系统是EXT2。它目前支持的文件系统有: AFFS、EXTZ、EXT、ISOFS、HPFS、MINIX、MSDOS、NCP、NFS、PROC、SYSV、SMB、UFS、UMSDOS、VFAT、XIAFS。采用简单的挂接命令, 就可以实现将不同文件系统作为“ 子系统” 嵌人主文件系统。(3) 拥有先进的网络特性Linux 对网络的支持比大部分操作系统都更出色, 这是由它的“ 网络之子” 的背景决定的
10、。它能够同 Internet 或其他任何使用 TCP/IP 或IPX 协议的网络连接。对于网络服务, Linux 提供得比较全面。它支持的协议包括: E 一 mad 、Gopher、FTP 、Ker-beros 、Talk 、POP、NTP、IRC、NFS、DNS、NIS、SNMP、Telnet、UseNet News、WAIS、web 等。在以上协议环境下, Linux 既可以作为一个客户端, 也能作为服务器。它的实际使用性能已经经历了实际应用的考验。(4) 拥有真正的多用户、多任务能力与 Unix 操作系统相同, Linux 是一个多用户操作系统, 它允许多个用户同时访问系统而不会造成用户
11、之间的相互干扰。Linux 同时具有多任务的能力, 同一用户可以通过创建多个进程( 任务),来并行处理多个工作,这同样也是 Unix 操作系统的重要特征之一。这与 Windows NT 和Windows95、98 操作系统的 “ 多线程” 的能力是相似的。(5) 动态链接能力Linux 操作系统并非采用静态的链接方式, 而是如同 Windows 中的“ 动态链接库方法” 来实现应用程序和标准库的使用, 从而使系统的运行具有高效性。3 Linux的结构功能特性Linux操作系统的结构与U n ix 操作系统相差不多, 主要包括内核和核外程序两部分。核外程序包括各种语言的处理程序和其他系统程序。用
12、户经过自编并经过编译、连接处理而形成的各种可执行目标程序也属于核外程序。核内程序大致分成存储管理、进程管理、设备管理和文件系统管理等几部分。Linux 和Unix一样采用各种系统调用来实现核外程序向内核调用的支持。参见图1 所示。- -2 图1 Linux操作系统的基本结构Linux的进程调度算法与Unix系统的调度策略相似，可以通过精巧的数据结构和较为完备的算法均衡每一个进程占用CPU的时间，达到及时性、高效性与稳定性的统一。进程创建的方法也与Unix相似：首先为子进程分配一个空闲PROC结构（linux核心进程制块） ，父子进程共享父进程的正文段（不可重写的程序部分） ，之后，父子进程只在
13、实用必要的页时，才实用页复制程序复制父进程的数据（页） 。Linux系统的存储管理采用了页式管理机制。每一个进程都有一个比实际物理空间大得多的进程虚拟空间。通过虚实地址的映射，系统来管理整个进程地址空间。Linux的地址分配策略比较注重实效性，只有在使用中必要时猜进行地址的分配。可以说，这是一种效率与速度的折衷策略。Linux文件系统继承了Unix系统各种强大的文件系统功能特性，并采用了经过筛选和提高的EXT2文件系统文件系统，而且linux采用了被称为虚拟文件系统（VFS）的接口层来提高系统对各种文件系统操作的透明度，因而它的文件具有非常优越的特性。4 Linux系统的应用( 1 )Linu
14、x 可以作为普通的工作站操作系统, 原有的 SCO 相 SVR4 程序以及 MSDOS 和 W indows程序都可以在此类工作站中通过挂接模拟器和仿真器来运行。( 2 )Linux 可以使基于 Intel 系列芯片的计算机或者 Alpha APX 、PowerP C、MIPs 及Sparc 系列芯片的计算机成为网络工作站和X 终端或 X 服务器。( 3 )Linux 可以作为网络服务器, 如文件服务器(可以设置成网络文件系统 NFS ) 、打印服务器或者网关服务器等。( 4 ）作为 Internet 的产物, Linux 可以提供WWW 、E 一 mail 、FT P 、Usenet 等许多
15、功能, 也可以通过整个 Internet 发布消息。与调制解调器配合, Linux 就可以变成Internet 访问接入点。( 5 )由于 Linux 的结构和功能与 Unix 的相似性, 因而 Linux 可以作为 Unix 的开发平台和学习环境。而且由于商家的支持, Linux 的开发环境已经越来越趋于理想了5.Linux系统的前景Linux 操作系统作为一种新兴的网络操作系统, 尤其是借助 Internet 这一巨大的家园, 借助它强大的系统功能( 尤其是网络功能) , 加之它的自由性、包容性以及它的坚强的可移植性还有高效性等等, 必然会使之有一个迅猛发展的阶段, 它的应用范围还会不断地
16、扩展。但是, Linux 系统的不足也是比较明显的, 如:没有强大的技术支持系统; 不是一个分布式操作系统; 不是一个微内核操作系统; 安全性不足; 缺少用户线程; 实时性不足; 代码是用 C 而不是 C+这样的现代程序设计语言编写的等等。而且一个系统的应用及其本身的发展都必然受到经济规律的制约。虽然Linux 系统作为免费系统拥有传播方面的优势, 但是在企业应用方面, 免费并不是最大的有利条件。系统的可靠性、安全性常常是市场的首选。同时, 系统的维护尤其是技术支持也是重要的选择条件之一。Linux 在这些方面虽然已经得到了很大程度的改观, 但是与其他一些比较成熟的网络操作系统相比, 还是有一
17、定的差距。Linux 系统作为网络操作系统, 它的发展并不会一帆风顺, Unix、Windows 系列、Linux 和 Netware 必将在相当长的一段时间内共存。6 结论Linux作为一个新兴的操作系统, 虽然它在发展中还存在许多有待解决的地方, 我们仍然对于它的发展持乐观态度。它并不一定会取代现有的某一类通用的操作系统, 但是它必将在网络操作系统中占据重要的位置, 对网络乃至信息系统的发展发挥巨大的推动作用。- -3 参 考 文 献1 陈向阳, 方汉Uniux实用大全.科学出版社, 19982 孙琼.嵌入式Linux应用程序开发详解M.人民邮电出版社,20063 宋宝华.Linux设备驱动开发详解M.北京:人民邮电出版社,20084 董志国,李式巨.嵌入式Linux设备驱动程序开发J.计算机工程与设计,2006,27(20):3737-37405 Advanced Linux Sound Architecture(ALSA)project IntroductionEB/OL.http:/www.alsa-project.org/main/index.php,Introduction,2008-12-21
