僅為個人學習備忘，友善日後查閱
一、程式的執行過程
計算機本身就是一堆硬體，其中最核心的就是 CPU 和記憶體。為了實作計算機獲得資料，資料的輸入輸出，需要輸入裝置和輸出裝置。在計算機體系内部，一般來講，輸入輸出裝置是通過南橋接入目前系統的。
對于一個簡單的PC機而言，在某一個時刻隻能運作一個程式。但是計算機的計算能力很強，一個程式運作程式内容所占用的 CPU 的時間不是特别多。為了能夠盡可能地利用計算機的計算能力，需要将計算機同時運作多個程式，是以每個程式運作起來以後需要一個協調器，這個協調程式我們把它稱為叫作業系統。作業系統還包含許多其它程式，此處稱為核心 kernel 更合理一點。核心本身就負責管理硬體資源，并且将硬體資源虛拟成其他樣子，提供給上層所需要的應用程式。
如果一個程式可以直接運作在硬體上，這個程式本身就可以控制硬體的各種屬性。其他程式要想運作在硬體上，這些程式之間可能會産生幹擾，一個惡意的應用程式可能會導緻其他應用程式通通退出。是以需要一個統一的資源管理者，任何應用程式要想使用硬體，必須通過核心來完成。
核心也不會允許程式直接通路硬體，它是将硬體所提供的運算能力，通過一個一個地系統調用來實作的。
系統調用是非常底層的應用，程式員要想根據系統調用來程式設計會非常麻煩，非常煩瑣，而且許多程式之間的功能是相同的。比如word需要列印，excel也需要列印，如果都自己開發，計算機上大量的功能是重複的，這種重複勢必會額外地占用空間。從資源的組織角度來講也不合理。是以作業系統除了提供核心以外，還将核心所提供的一些系統調用輸出出來，這種輸出是通過高層一點的調用接口來實作，這種接口我們把它稱為庫。
庫本身也是應用程式，隻不過這個應用程式沒有程式的執行入口，它是不能自我獨立運作的。隻能被其他程式調用的時候執行。
程式員不使用庫，直接在核心上程式設計也可以，隻不過比較麻煩而已。是以調用除了系統調用以外，還有庫調用(library call)。庫對于一個作業系統，或核心而言，稱為應用程式設計接口，API。
在庫的上層就是應用程式，這個應用程式很可能直接運作在系統調用上，核心上，也有可能是通過庫調用來完成。隻不過使用庫調用程式設計起來可能會更簡單，但使用核心調用，它的執行效率可能會更高，因為至少不用使用庫來完成了，而且它獲得的操作權限也可能會更大。
無論有多少個應用程式，這些程式在操縱系統啟動的時候，這個程式未必會運作起來，隻不過說操縱系統啟動以後，這些程式隻是具備了運作條件，或者說已經有了運作環境，但它并沒有運作。
通常啟動一個程式的方式有多種。比如說，作業系統一啟動，這個程式就自動啟動起來。比如裝完一個幹淨的作業系統，點開程序管理器，裡面也有很多程序。這些程序是随系統的啟動而啟動的。這些程序有些可以稱為服務，或背景服務。作業系統為了自身的運作，或完整的能力，啟動一些程式才能讓作業系統提供一個基本的功能。
有些是按需啟動，比如需要編輯一個word文檔的時候，才需要啟動 word 。不然開機windows ，自動啟動word，沒有任何意義。這種程式需要手動啟動，稱為互動式程式。
敲了一下鍵盤之後，資訊一定是由 CPU 先接收的，通過中斷先到達CPU。CPU并不知道敲鍵盤這個資訊意味着什麼。能夠跟硬體互動的隻有核心，CPU在拿到這個資訊以後，先通知核心來處理，核心會知道這個指令是由哪個程序發起來的。整個系統資源的監控，包括上層所運作的應用的監控都是由核心來完成的。核心會知道到底哪個程序處于目前焦點程序，而負責接收這樣一個快捷鍵，或鍵的組合，由核心再轉交給應用程式來完成。
二、隔離機制
作業系統本身也是一個程式，它也需要運作，就需要有指令和資料，而指令和資料是放在記憶體中的。那就意味着在記憶體當中既有核心，還有其他的應用程式。如果一個惡意的應用程式，能夠直接通路核心，能夠修改核心中的某些資料的話，意味着系統的穩定性将無從得到保證。是以必須有一種機制，能夠将應用程式和核心隔離開來。
通常情況下，比如像intel這類的平台上，會提供所謂的保護機制，或保護模式。一般CPU有四個級别，是同心圓的四個環。最内層，稱為0級别，或第0環，也稱為特權級别。隻有核心才能運作在特權模式下。而其他應用程式隻能運作在最外層級别。中間兩層沒用。是以任何時候，應用程式是不能通路記憶體當中處于0級别的記憶體區域的。
CPU跟記憶體彼此之間是緊密結合的。CPU的0級别，會映射到記憶體中處于保護的某一段當中。
記憶體分為三段。
最底層的一段為BIOS的映射程式，POST加電自檢之後，BIOS就自動映射到記憶體的開端之處。
然後載入作業系統核心。kernel space
再後面的空間被多個應用程式所共享。
但是，這樣去劃分記憶體，非常容易産生記憶體碎片。
三、shell
shell 是整個作業系統的外殼，是能夠實作接收使用者指令，了解使用者的指令，并且将它傳輸給核心，由核心指揮某個應用程式啟動的這麼一個界面。
GUI: Graphical User Interface 圖形界面的 shell
CLI: command-line interface 指令行接口
無論是 GUI 還是 CLI 也是應用程式，是以在不同的作業系統上，它們可能有提供的不同的替換版本。
linux 常見的有三種圖形界面，gnome，kde,xface
windows 上隻有一種，而且是無法替換的。 windows 2008之前 shell 是直接做進核心的，無法替換。windows 2008 提供了 power shell 這樣的接口，也可以不用使用圖形界面了。
而對CLI而講，DOS 本身就是指令行，而linux 的 shell 就有很多。
GUI 和 CLI 也是應用程式，而且在這個接口下所啟動的任何應用程式，如果把GUI 或 CLI 關閉，那在這個接口下所啟動的應用程式也會關閉。比如将 windows 桌面登出了，那啟動的 word 也會退出。
四、核心的功能
程序管理
記憶體管理
檔案系統
網絡功能
硬體驅動
安全機制
五、作業系統曆史
- 批處理系統
是現代作業系統的前身。當時沒有作業系統的前提下，我們的每一個程式都是直接在硬體上運作的，表現為一個一個的作業。
作業一執行完了，它會自動地載入第二個作業，彼此之間使用分隔符分開。
jobs1$$$$$$$$$$$jobs2$$$$$$$$$$$$
第一個程式執行完了，再執行第二個程式。這是遠遠無法發揮出我們硬體的功能的。
2. Multics
這時有是三個組織，GE (通用電氣)，美國的電報電話公司（AT & T）的 Bell 實驗室，以及麻省理工大學 MIT 的人工智能實驗室，聯合起來研發比批處理進階的 多任務、多使用者的系統。使用彙編語言來開發出來适用于大型機 MainFrame ，能夠支援多任務和多使用者的系統，稱為 Multics.
這時它們已經完成了基本的功能，GE 首先退出，然後 Bell 退出，留下 MIT 研發。
3. Unix
Bell 大概 1970 年退出，當時為了研發招收的科學家就空閑起來了。 其中就包括 ken 。
Ken Thompson:
Space Travel 使用 VGA 圖形卡。當時隻能運作在 Multics 上。由于 Bell 退出，Ken 無法再免費使用 Multics
70年代，主要生産計算機的公司除了 IBM 還有 DEC.
DEC:
PDP 系列 ，當時最新是 PDP-11
VAX 系列 -- vms
Space Travel 是應用程式。應用程式要運作起來，必須依賴核心。Ken 利用 PDP-7 憑借它對 Multic的了解，開發出一個簡單的核心來運作他的 Space Travel ，後來成功了。他在 Bell 實驗室到處推銷他的遊戲。但是大家對他的遊戲不感興趣，倒是對他的系統感興趣。
應用程式是用彙編開發的，彙編是跟硬體平台緊密結合的。PDP-7 上開發的應用程式想運作在其他系統上不可以。是以Ken 重新移植到其他主機系列上。成功後，它的系統風靡 Bell 實驗室。後來他的同僚戲谑地稱他的系統為 Unics 。因為系統功能非常簡單，相對于 Multi 是以叫 Uni 。後來改為 Unix 。
Dennis Ritchie:
這時 Unix 都是使用彙編研發的，性能不錯，但移植困難。為了能夠扭轉這種劣勢，Dennis 希望使用進階語言重新開發 Unix 。這樣隻要使用不同的編譯器，在不同的平台版本上編譯，就能完成 Unix 的移植。因為進階語言對底層的硬體依賴程度是非常低的。
Dennis 對 B 語言引入了變量、位址等，開發了 C 語言。在當時，進階語言的運作效率比低級語言至少要低 30% 。
1974年，Dennis 和 Ken 在計算機通信雜志發表 Unix 論文。Bell 屬于 AT & T 。根據反壟斷法，AT & T 不能銷售除了電報電話以外的任何商品，不但不能出售，别人要還得給，無償提供。計算機年會，當别人索要Unix的時候，他們不得以，隻好無償提供。
Bill Jey:
成立了 BSRG ，伯克利作業系統研究小組。
1976年，Ken到美國加州大學伯克利分校任教。 此前，伯克利就獲得了 Unix 源代碼進行研究。
TCP協定的擁塞控制等功能都誕生在 BSRG Unix 這個版本上。
BSD: Berkely System Distribution 伯克利系統發行版
融合了各種功能，Bill Jey 将 Unix 對外釋出，并改名 BSD 。開始賣錢，牟利甚多，引起貝爾實驗室不滿。
System: 貝爾實驗室的 Unix 版本.
後來貝爾實驗室被賣給了 Novell，從此不再受 AT & T不能銷售作業系統的限制。分拆出來以後，迫不及待賣錢，一個授權 4萬美元。到底誰是正統，誰該賣，誰不該賣，跟 BSD 打官司打了十年。
Microsoft: 81年，在美國西雅圖一個小公司，Microsoft 成立
IBM 、康柏公司 開始生産 PC 機。
任何計算機沒有作業系統沒法用。而 Unix 當時隻能運作在PDP系列上。Unix 始終沒有往 PC 相容機上移植。當時PDP用的是摩托羅拉公司的M68K CPU。而 PC 機用的都是 Intel 的 8086，8088 ，80286.
當時Intel語言界面醜陋，性能很差，Unix 程式員不屑于把Unix運作在PC機上去 。
CP/M
買一個PC大概2-3萬美元，買一個CP/M大概也要3萬美元。
微軟三個人賣 Basic 編譯器，包裝發型 Unix ，起名 Xenix。
Bob 朋友花4個星期，仿照 CP/M寫了一個作業系統。比爾蓋茨一手托兩家，5萬美元從小程式員買斷作業系統，轉手賣給 IBM 授權。買斷後，敲敲打打，改名 DOS 。
DOS:Disk Operating System，單使用者，單任務。
PC機賣出上百萬台，DOS獲得千萬美元利潤。
jobs:
這種好的現狀，自從另外三個年輕人，創立了另外一家公司以後就破滅了。
喬布斯非常崇拜計算機科學之父圖靈。圖靈吃了抹了×××的蘋果死去。是以喬布斯的公司命名蘋果。
喬布斯在apple1上裝的是 Unix，界面比DOS好。cpu用的不是 x86，而是 Power.
Xerox: 施樂公司，生産影印機。
PARK實驗室：在 Unix基礎上，研究出了第一個滑鼠，第一個圖形操作界面。喬布斯溜進實驗室，發現這個研究成果。找到公司，買走拷貝。組織團隊研發，apple2 發型的時候，圖形界面已經出現。
這對比爾蓋茨是當頭一棒，DOS還有誰要，于是接近喬布斯，從喬布斯這裡騙走一份拷貝。當喬布斯發現的時候，比爾蓋茨已經将他的系統重命名為 Windows 。（基于DOS開發）
喬布斯系統是封閉的，不單賣，要買機器一塊買。Windows 隻賣許可證。
FreeBSD: 世界上第一個能運作在PC機上的正統 Unix 。
OpenBSD: 專注于安全
NetBSD: 專注于服務
迄今為止，蘋果的Unix的核心都是 FreeBSD 的核心。
Sun Microsystem: Bill Jey 聯合另外兩個人成立。
生産工作站，比小型機要輕量級，但性能不差，有自己獨立的作業系統。
Sun OS --> 為了避免官司，由BSD 轉而使用貝爾實驗室的 Unix，改名 Solaris .正統 Unix 。隻能運作在Sun 自己的硬體 SPARK 上。
Bill Jey 還引入了 CSH，相容 C語言風格的 shell 。
Windows 95,98本身基于DOS，DOS本身就是夢魇。
Windows NT: (new technology)DEC 生産的VAX使用 vms作業系統。比爾蓋茨引入vms,在vms基礎上開 發。核心不再是 DOS，而是 vms
六、Linux
Andrew:
當Unix開始賣錢之後，很多科研機構就不能再免費使用 Unix了。于是荷蘭的 Andrew 仿照 Unix 開發 Minix ，上課用。
有一年到芬蘭赫爾辛基上課。Mixnix 是開發在教授自己的主機上的，很多地方是用彙編語言寫的。是以他的學生要學習 Minix，裝在自己的主機上，不得不自己開發驅動程式。
Linus: 自己寫了個系統，叫 Linux 。
80年代，Stallman, 倡導軟體自由。
GNU: GNU is Not Unix 。遞歸縮寫。
GPL: General Public License 自由
Emacs: 文本編輯器
gcc: GNU C Compiler ，轉成二進制
bash
Linux: 隻是一個核心。它不是應用程式，它沒有庫，庫在 Linux叫 glibc .gcc 是編譯器。
ABI: Applicaiton Binary Interface
編譯必須要兩個平台完全一樣，意味着編譯之後期望它能在 x86機器上運作，那就必須在 x86 上進行編譯。否則，編譯出來的程式隻能在目前CPU上運作，拿到其他主機上運作不了。
交叉編譯：在A機器上編譯，拿到B機器上運作。盡管都是二進制，都是 Intel 的 CPU，在酷睿上編譯的程式，不一定能奔騰在上運作，因為 CPU 支援的二進制格式各不相同。
GNU/Linux: 完整的作業系統，GNU還提供很多外圍軟體。
無論 GNU 的軟體，還是 Linux 的核心，都是源代碼，是 c 開發的程式。任何程式要運作，得編譯成二進制。編譯成 01代碼，計算機才能識别，計算機才能運作。
Linux 通過源代碼的方式向全球的使用者來釋出，誰來負責編譯呢？
第三方組織，負責編譯 Linux 核心，和各種外圍應用程式。并将它們做成打包發行成可安裝的便捷的這種方式的Linux，直接做成二進制向外打包釋出。
Linux 發行商：release
本身都不是Linux的擁有者，隻負責将源代碼格式的Linux，在通用平台上編譯成通用格式，使得其他人拿到以後可以在大多數硬體平台上安裝并使用。
SLS: 91年
Debian: 92年。唯一沒有商業公司支援。進階使用者中流行
Red Hat : 93 年成立于北卡羅來納州。北美、中國流行
SUSE：被 Novell （Netware）收購了。SUSE前身 SLS。歐洲流行
Ubuntu: 基于 Debian 的二次發行版。界面漂亮，主要基于PC機使用。
Mint: 基于 Ubuntu 二次發行，更漂亮
核心由Linus維護，軟體由GNU組織維護，發行商隻負責包裝發行，隻是在包裝發行過程中，加入了自己對于一個操縱系統的了解，加入了自己對于某些參數的調整，加入了自己公司的 LOGO，使得 Linux 看起來各不相同。事實上，核心一樣，軟體一樣，可能配置檔案不一樣而已。
包管理器：
Linux 有核心，GNU提供軟體，打包發行的時候不能把所有軟體都裝上去。早期軟體都是打包在一塊進行安裝的。這不便于軟體包的單個管理。
Debian: dpt
Red Hat: rpm
這些系統它們本身都遵循 GPL，就算是紅帽把它做成了二進制格式，但它也要把它的軟體包的源碼格式公布出來，因為 GPL 有這種規定。
GPL: 任何人，當你擷取GPL組織的軟體程式以後，無論你怎麼改，改完以後必須要把你改的内容也一并 公布出來，不公布你就侵權。它們主要是為了保證軟體自由的。
是以GPL就像病毒一樣，任何人都不敢沾它。假如軟體有20行，我借鑒了10行，後來又開發了一萬 行，那這一萬行必須得公開。
LGPL: Lesser GPL
GPL v2
GPL v3
GPL 是非常嚴格的
其他開源協定：
BSD
Apache
BSD 和 Apache 要寬松得多。
開源：開放源代碼
自由：
自由擷取，自由修改，自由學習
Linux 是GPL的，是以紅帽發行的時候，要釋出兩種版本，一種是包裝好的二進制格式，一種是釋出源代碼格式的。
Windows賣的是版權，Red Hat 賣的是服務。
CentOS: Community Enterprise Operating System
紅帽隻要釋出源程式，CentOS,就把它做成二進制，而且跟紅帽一模一樣。
紅帽是紅帽公司的注冊商标，是以改名叫 CentOS,圖表不一樣，LOGO不一樣，但是程式格式是 完全相容的。但是 CentOS 不提供服務保證。
國内用的最多。
Fedora: 紅帽開始發行個人版，到9.0 ,在2003年終止，後來捐獻給 Fedora。
Fedora 再測試穩定以後，會引入後續的紅帽企業版。
Mandriva: 桌面
Linux是核心，是核心就有版本，0.1, 1.0, 2.0,...
官方站點 https://www.kernel.org/
RHEL: 3.0, 4.0, 5.0, 6.0 紅帽發行版的版本
七、Linux 基本原則
- 由目的單一的小程式組成。Linux 是由小程式組成的，每一個程式都非常小。體積非常小，目的非常單一。組合小程式，完成複雜任務。
- 一切皆檔案。所有東西都儲存為檔案格式，甚至連裝置的通路入口都儲存為檔案。
- 盡量避免捕獲使用者接口。盡量少跟使用者進行互動。一般而言，使用者啟動一個程序之後，使用者不需要再輸入任何資訊。
- 配置檔案儲存為純文字格式。
GUI接口：輕按兩下
CLI接口：執行指令，給出執行檔案的路徑。
指令提示符：(給你一個提示符，在這個符号後面可以輸入指令) prompt bash
兩種不同的展現形式：
# ：root 管理者
$ : 普通使用者
Linux 跟 windows 不同，使用者類别非常簡單，就兩類，管理者，普通使用者。
指令：shell本身就是指令行接口，當我們輸入指令以後，這個指令會被 shell 送給核心，由核心判 斷這個指令是否具有執行權限，還包括從什麼地方開始執行(任何程式要想執行必須得有執行 入口)。
指令格式： 通常由三部分組成。
指令 選項 參數
選項：
短選項： -
多個選項可以組合： -a -b = -ab
長選項： --
長選項不能組合，必須要分開來寫。
參數： 指令的作用對象
使用者的登入和切換：
su: switch user
exit： 退回原來的選項
# su [-l] 使用者名 ： [] 内表示可省略的
修改密碼
# passwd
密碼複雜性規則:
1. 數字，大寫字母，小寫字母，特殊字元，四種中選三種
2. 至少7位
3. 随機字元串
4. 定期更換
5. 循環周期要足夠大： 盡量不要使用最近使用過的密碼
Linux 哲學思想之一，能簡寫絕不全寫。
Linux 嚴格區分大小寫
虛拟終端(terminal)：
在 VMware 中，ctrl + alt + F2 切換到另一個使用者，ctrl + alt + F1 又回來了，
ctrl + alt + F3 又是一個新的使用者。
startx & : 啟動圖形界面， ctrl + alt + F1 切換回去。
GUI:
Gnome: c 開發
KDE: C++
XFace: 嵌入式
CLI:
sh
csh
zsh