005.操做系統及Linux系統，虛擬機的做用和發展歷史

操做系統及其做用
操做系統發展史
Linux系統
虛擬機

• 操做系統

  操做系統
  操做系統的做用
  不一樣領域的主流操做系統

1. 操做系統（Operation System，OS）

   操做系統做爲接口的示意圖

   沒有安裝操做系統的計算機，一般被稱爲裸機

   • 若是想在 裸機 上運行本身所編寫的程序，就必須用機器語言書寫程序
   • 若是計算機上安裝了操做系統，就能夠在操做系統上安裝支持的高級語言環境，用高級語言開發程序

2. 操做系統的做用

   • 是現代計算機系統中 最基本和最重要 的系統軟件
   • 是配置在計算機硬件上的第一層軟件，是對硬件系統的首次擴展
   • 主要做用是管理好硬件設備，併爲用戶和應用程序提供一個簡單的接口，以便於使用
   • 而其餘的諸如編譯程序、數據庫管理系統，以及大量的應用軟件，都直接依賴於操做系統的支持

3. 不一樣應用領域的主流操做系統

   • 桌面操做系統

     • Windows 系列：用戶羣體大
     • macOS：適合於開發人員
     • Linux：應用軟件少

   • 服務器操做系統

     • Linux：安全、穩定、免費；佔有率高
     • Windows Server：付費；佔有率低

   • 嵌入式操做系統

     • Linux

   • 移動設備操做系統

     • iOS
     • Android（基於 Linux）

• 操做系統發展史

  Unix
  Minix
  Linux

1. Unix

   • 1965 年以前的時候，電腦並不像如今同樣廣泛，它可不是通常人能碰的起的，除非是軍事或者學院的研究機構，並且當時大型主機至多能提供30臺終端（30個鍵 盤、顯示器)，鏈接一臺電腦，如圖：

   • 爲了解決數量不夠用的問題，1965 年左後由貝爾實驗室加入了 麻省理工學院 以及 通用電氣 合做的計劃 —— 該計劃要創建一套 多使用者(multi－user)、多任務(multi－processor)、多層次(multi－level) 的 MULTICS 操做系統，想讓大型主機支持 300 臺終端

   • 1969 年先後這個項目進度緩慢，資金短缺，貝爾實驗室退出了研究

   • 1969 年從這個項目中退出的 Ken Thompson 當時在實驗室無聊時，爲了讓一臺空閒的電腦上可以運行 "星際旅行（Space Travel）" 遊行，在 8 月份左右趁着其妻子探親的時間，用了 1 個月的時間，使用匯編寫出了 Unix 操做系統的原型

   • 1970 年，美國貝爾實驗室的 Ken Thompson，以 BCPL 語言爲基礎，設計出很簡單且很接近硬件的 B 語言（取BCPL的首字母），而且他用 B 語言 寫了第一個 UNIX 操做系統

   • 1971 年，一樣酷愛 "星際旅行（Space Travel）" 的 Dennis M.Ritchie 爲了能早點兒玩上游戲，加入了 Thompson 的開發項目，合做開發 UNIX，他的主要工做是改造 B 語言，由於B 語言 的跨平臺性較差

   • 1972 年，Dennis M.Ritchie 在 B 語言 的基礎上最終設計出了一種新的語言，他取了 BCPL 的第二個字母做爲這種語言的名字，這就是 C 語言

   • 1973 年初，C 語言的主體完成，Thompson 和 Ritchie 火燒眉毛地開始用它徹底重寫了如今大名鼎鼎的 Unix 操做系統

   • unix之父，如圖：

     肯·湯普遜（左）和丹尼斯·裏奇（右）

     C 語言
     在把 UNIX 移植到其餘類型的計算機上使用時，C 語言強大的移植性（Portability）在此顯現
     機器語言和彙編語言都不具備移植性，爲 x86 開發的程序，不可能在 Alpha，SPARC 和 ARM 等機器上運行
     而 C 語言程序則可使用在任意架構的處理器上，只要那種架構的處理器具備對應的 C 語言編譯器和庫，而後將 C 源代碼編譯、鏈接成目標二進制文件以後便可運行

   • Unix 家譜，如圖：

2. Minix

   • 由於 AT&T（通用電氣） 的政策改變，在 Version 7 Unix 推出以後，發佈新的使用條款，將 UNIX 源代碼私有化，在大學中再也不能使用 UNIX 源代碼
   • Andrew S. Tanenbaum（塔能鮑姆） 教授爲了能 在課堂上教授學生操做系統運做的細節，決定在不使用任何 AT&T 的源代碼前提下，自行開發與 UNIX 兼容的操做系統，以免版權上的爭議
   • 以 小型 UNIX（mini-UNIX）之意，將它稱爲 MINIX

3. Linux

   • 1991 年 林納斯（Linus） 就讀於赫爾辛基大學期間，對 Unix 產生濃厚興趣，嘗試着在Minix 上作一些開發工做

   • 由於 Minix 只是教學使用，所以功能並不強，林納斯 常常要用他的終端 仿真器（Terminal Emulator） 去訪問大學主機上的新聞組和郵件，爲了方便讀寫和下載文件，他本身編寫了磁盤驅動程序和文件系統，這些在後來成爲了 Linux 第一個內核的雛形，當時，他年僅 21 歲！

   • 林納斯 利用 GNU 的 bash 當作開發環境，gcc 當作編譯工具，編寫了 Linux 內核，一開始 Linux 並不能兼容 Unix

   • 即 Unix 上跑的應用程序不能在 Linux 上跑，即應用程序與內核之間的接口不一致

   • 一開始 Linux 只適用於 386，後來通過全世界的網友的幫助，最終可以兼容多種硬件

   • 林納斯，如圖：

• Linux系統

  Linux 內核版本
  Linux 發行版本

1. Linux 內核版本

   • 內核（kernel）是系統的心臟，是運行程序和管理像磁盤和打印機等硬件設備的核心程序，它提供了一個在裸設備與應用程序間的抽象層

   • Linux 內核版本又分爲 穩定版 和 開發版，兩種版本是相互關聯，相互循環

   • 穩定版：具備工業級強度，能夠普遍地應用和部署。新的穩定版相對於較舊的只是修正一些 bug 或加入一些新的驅動程序

   • 開發版：因爲要試驗各類解決方案，因此變化很快

   • 內核源碼網址：http://www.kernel.org

     全部來自全世界的對 Linux 源碼的修改最終都會彙總到這個網站，由 Linus 領導的開源社區對其進行甄別和修改最終決定是否進入到 Linux 主線內核源碼中

2. Linux 發行版本

   • Linux 發行版（也被叫作 GNU/Linux 發行版）一般包含了包括桌面環境、辦公套件、媒體播放器、數據庫等應用軟件，常見的發行版本以下：

     • Ubuntu
     • Redhat
     • Fedora
     • openSUSE
     • Linux Mint
     • Debian
     • Manjaro
     • Mageia
     • CentOS
     • Arch

   • 十大 Linux 服務器發行版排行榜：http://os.51cto.com/art/201612/526126.htm

     在幾乎每一份與 Linux 有關的榜單上，基於 Debian 的 Ubuntu 都佔有一席之位。Canonical 的Ubuntu 賽過其餘全部的 Linux 服務器發行版 ―― 從簡單安裝、出色的硬件發現，到世界級的商業支持，Ubuntu確立了難以企及的嚴格標準

• 虛擬機

  虛擬機（Virtual Machine）指經過軟件模擬的具備完整硬件系統功能的、運行在一個徹底隔離環境中的完整計算機系統

  • 虛擬系統經過生成現有操做系統的全新虛擬鏡像，具備真實操做系統徹底同樣的功能
  • 進入虛擬系統後，全部操做都是在這個全新的獨立的虛擬系統裏面進行，能夠獨立安裝運行軟件，保存數據，擁有本身的獨立桌面，不會對真正的系統產生任何影響
  • 並且可以在現有系統與虛擬鏡像之間靈活切換的一類操做系統