【学习笔记】Linux基础（零）：预备知识

学习笔记（连载）之Linux系列

Note：本学习笔记源自《鸟哥的Linux私房菜（基础学习篇）》一书，为此书重要内容的摘要和总结，对于一些常识性的知识不再归纳

新型冠状病毒引发的肺炎战“疫”到了关键时期，在家无事可做，突发奇想将自己对于后端技术的学习成果通过Markdown格式记录下来，发表在博客上，帮助自己回顾学过的东西。《鸟哥的Linux私房菜》是一套很好的Linux学习材料，讲得很详细，也很深入。之前我学习Linux都是“用到哪儿，学到哪儿”，是搜索积累式的，但难免会欠缺系统性。看到这本书的口碑不错，就拿来读一读。对于有一定基础的朋友，可能会觉得本书过于啰嗦，完整阅读浪费时间，再此我将要点完整的做了整理和二次归纳，如果能帮助到您，我会倍感荣幸！Linux的学习永无止境，再此与君共勉！武汉加油！

零、Linux预备知识

0、硬件小知识

• 精简指令集RSIC处理器的指令少，单个指令运行快但复杂任务所需要的指令多：Oracle公司的SPARC架构，IBM公司的PowerPC架构，ARM架构等；复杂指令集CSIC：Intel公司x86架构及其兼容型
• 为了与32位的x86架构区分开来，x86_64专指64位x86架构；同属于x86架构，i386指80386机，i686指Pentium II/Intel Celeron或AMD Athlon(K7)机
• 比TB(Tera Bytes)更大的容量单位好友EB(Exa Bytes)和ZB(Zetta Bytes)
• 存储上（Bytes），相邻单位为1024倍的关系，而速度（Hz）上，通常为1000倍的关系；值得注意的是，硬盘制造商通常会采用1000倍关系，这与扇区(sector)数有关（传统的1个扇区=512Bytes，现在有了4K大小的扇区）
• 北桥连接CPU和内存、显卡，总线速度较快；南桥连接硬盘控制器、外设等速度较慢的设备；新的Intel架构主板往往将内存控制器集成在CPU中，采用单个桥芯片（南桥），以提高速度，CPU与内存、显卡、南桥之间通过QPI与DMI(Intel)或Hyper Transport(AMD)技术通信
• 前端总线FSB是内存控制器与内存之间的总线
• L2 Cache一般为容量小、单位容量晶体管数目多、速度比DRAM快的SRAM存储器，设计在CPU内部，运行在与CPU一样的频率上，存放一些经常被使用的数据，减少低速的内存访问
• SATA每10Bits数据都有2Bits用作校验，带宽计算需要注意
• SAS即串行SCSI(Serial Attached SCSI)，比SATA快但成本高
• IOPS:Input/Output Operations Per Second
• PCIe(PCI Express)总线的xn是可以累计计算的，比如一个x16控制器可以带动两个x8的设备或一个x8和两个x4的设备全速工作；PCIe通道有的是直连CPU的，速度快，有的是通过南桥的PCIe 2.0/3.0控制器间接控制，速度较慢（有时候DMI总线宽度会成为PCIe的瓶颈）；有些x16插槽只有x8或更少的部分有金手指，需要查阅主板说明书
• GT/s即千兆传输每秒(Giga Transmission per second)，是物理层通信速度，需要按照通信协议和总线宽度的不同转换为文件传输速率GByte/s
• 使用cat /proc/cpuinfo和lspci命令可以查看硬件信息

1、Linux的历史

• MIT的兼容分时系统CTSS（Compatible Time-Sharing System）利用终端机访问和共享大型机资源，终端机仅有I/O功能

• MIT&GE发起Multics计划，强化多用户分时系统，Bell实验室退出Multics计划

• Bell实验室Ken Tompson用汇编语言写出Unix核心原型（两个重要思想：程序和系统装置都是文件；程序只有一个目的，且要有效地完成目标）

• 1973年Unix诞生，随后被以高级语言重构（Dennis Ritchie），伴随C语言的诞生，高级语言带来强大的可移植性

• 1977年加州大学伯克利分校，类Unix系统BSD诞生

• 1979年，AT&T发布System V，一个x86上的Unix发行版，Unix向小型机和个人计算机迁移

  Note：发行版-将操作系统和工具软件（如图形界面）、安装程序、文档等打包发布

• 1979年，AT&T决定不再公开Unix原始码

• 为了在拿不到原始码的情况下进行Unix内核教学，1984年x86架构下Minix系统开始编写，非免费

• 1984年，Stallman发起GNU（GNU‘s Not Unix）计划，参考Unix上的软件自己写了一些自由的小软件，并筹划编写GNU C Compiler(gcc)，向Unix移植了自己写的Emacs编辑器，成立自由软件基金会FSF，编写GNU C Library(glibc)和Bash Shell，起草通用公共许可证GPL防止自由软件被利用

• 1988年MIT主导发表了X Window System，成立XFree86组织，编写图形GUI

• 1991年Linus Torvalds开发出Linux v0.02核心原型，开放源代码，Linux诞生并在开发者社区文化下迅速发展

2、有关Linux的小知识

• Linux是操作系统，包括核心（含有少量核心工具）和系统调用两层，是硬件和应用程序之间的接口
• 最初Linux基于Intel 80386架构编写，在FTP上共享源代码（GNU GPL协议），BBS上进行开发交流，很快被移植到其他平台架构
• Linux的开发参考了IEEE为Unix设计的标准的POSIX（Portable Operating System Interface）规范，是一种类Unix（Unix Like）操作系统
• Linux内核采用模块化开发，新功能引入快
• Linux的内核版本号：主版本.次版本.释出版本-修改版本，通过uname -r命令查询；注意区分发行版版本和内核版本
  • 2.6.x版本以前，主、次版本为奇数是发展中版本，偶数为稳定版本；新功能累积产生新的释出版本；针对某个版本的核心修改程序产生修改版本
  • 3.0版本后主要依据主线版本（MainLine）开发核心，如3.9主线版本继续开发产生3.10主线版本
  • 有些核心版本在结束开发后不再有人维护（End of Live，EOL），有些则是长期维护版本（LTS）
• 不同Linux发行版使用同样的Linux内核，应用软件大同小异，基本上都遵守Linux Standard Base（LSB）和File system Hierarchy Standard（FHS）规范以约束开发者；商业公司开发的发行版通常比社群版更加保守稳定
  • 采用RPM软件管理的发行版：RHEL和SuSE（商业）；Fedora、CentOS和OpenSuSE（社群）等
  • 采用DPKG软件管理的发行版：Ubuntu（商业）；Debian（社群）等
  • 其他发行版：Arch、Gentoo等
• 自由(Freedom)!=免费(Free)，“自由”包括：取得软件与源码、复制、修改、再发行和回馈社群的权利与义务，不可以修改自由软件的许可证，也不能将其单纯贩卖（贩卖服务、手册等附加价值是可以的）
• 自由软件是许可证更加严格的开源软件，非自由的开源软件再发布的授权可以与原软件不同，其全部或部分可作为其他软件的一部分，对商业行为相对更加友好，比如Apache授权、MIT授权和BSD授权

3、关于Linux学习方法

• 兴趣+成就感

• 习惯命令行，抛弃X Window(X11)环境
• 从头学习Linux基础，不要急于搞网络应用
• 找一本好的工具书，用作命令参考
• 多多上机练习，简易在实体机上装个Linux发行版（Distribution）
• 遇到问题先自己摸索尝试解决
  • 在主机或网络数据库上查询How-To/FAQ
  • 注意屏幕信息输出，勤于查看/var/log里的日志
• 善于提问，《提问的智慧》
• 参与讨论、协助回答问题
• 尝试Debug，不要利用重启/重装系统解决问题
• 养成做记录和整理的习惯，初学时多多借鉴他人的资料
• 尝试多种解决问题的办法，举一反三，培养长远、整体的眼光
• 不要有知识偏见

• 生产环境下的操作一定要谨慎，打字过快容易出现错误