深入探究Linux內(nèi)核

Linux系統(tǒng)的核心是內(nèi)核。內(nèi)核控制著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上的所有硬件和軟件，在必要時(shí)分配硬件，并根據(jù)需要執(zhí)行軟件。

Linus還在赫爾辛基大學(xué)上學(xué)時(shí)就開(kāi)發(fā)了第一版Linux內(nèi)核。起初他只是想仿造一款Unix系統(tǒng)而已，因?yàn)楫?dāng)時(shí)Unix操作系統(tǒng)在很多大學(xué)都很流行。

Linus完成了開(kāi)發(fā)工作后，將Linux內(nèi)核發(fā)布到了互聯(lián)網(wǎng)社區(qū)，并征求改進(jìn)意見(jiàn)。這個(gè)簡(jiǎn)單的舉動(dòng)引發(fā)了計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)領(lǐng)域內(nèi)的一場(chǎng)革命。很快，Linus就收到了來(lái)自世界各地的學(xué)生和專業(yè)程序員的各種建議。

如果誰(shuí)都可以修改內(nèi)核程序代碼，那么隨之而來(lái)的將是徹底的混亂。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，Linus擔(dān)當(dāng)起了所有改進(jìn)建議的把關(guān)員。能否將建議代碼并入內(nèi)核完全取決于Linus。時(shí)至今日，這種概念依然在Linux內(nèi)核代碼開(kāi)發(fā)過(guò)程中沿用，不同的是，現(xiàn)在是由一組開(kāi)發(fā)人員來(lái)做這件事，而不再是Linus一個(gè)人。

內(nèi)核主要負(fù)責(zé)以下四種功能：

• 系統(tǒng)內(nèi)存管理
• 軟件程序管理
• 硬件設(shè)備管理
• 文件系統(tǒng)管理

下面我們進(jìn)一步探究以上每一種功能。

1. 系統(tǒng)內(nèi)存管理

操作系統(tǒng)內(nèi)核的主要功能之一就是內(nèi)存管理。內(nèi)核不僅管理服務(wù)器上的可用物理內(nèi)存，還可以創(chuàng)建和管理虛擬內(nèi)存（即實(shí)際并不存在的內(nèi)存）。

內(nèi)核通過(guò)硬盤(pán)上的存儲(chǔ)空間來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬內(nèi)存，這塊區(qū)域稱為交換空間（swap space）。內(nèi)核不斷地在交換空間和實(shí)際的物理內(nèi)存之間反復(fù)交換虛擬內(nèi)存中的內(nèi)容。這使得系統(tǒng)以為它擁有比物理內(nèi)存更多的可用內(nèi)存（如圖2所示）。

內(nèi)存存儲(chǔ)單元按組劃分成很多塊，這些塊稱作頁(yè)面（page）。內(nèi)核將每個(gè)內(nèi)存頁(yè)面放在物理內(nèi)存或交換空間。然后，內(nèi)核會(huì)維護(hù)一個(gè)內(nèi)存頁(yè)面表，指明哪些頁(yè)面位于物理內(nèi)存內(nèi)，哪些頁(yè)面被換到了磁盤(pán)上。

內(nèi)核會(huì)記錄哪些內(nèi)存頁(yè)面正在使用中，并自動(dòng)把一段時(shí)間未訪問(wèn)的內(nèi)存頁(yè)面復(fù)制到交換空間區(qū)域（稱為換出，swapping out）——即使還有可用內(nèi)存。當(dāng)程序要訪問(wèn)一個(gè)已被換出的內(nèi)存頁(yè)面時(shí)，內(nèi)核必須從物理內(nèi)存換出另外一個(gè)內(nèi)存頁(yè)面給它讓出空間，然后從交換空間換入請(qǐng)求的內(nèi)存頁(yè)面。顯然，這個(gè)過(guò)程要花費(fèi)時(shí)間，拖慢運(yùn)行中的進(jìn)程。只要Linux系統(tǒng)在運(yùn)行，為運(yùn)行中的程序換出內(nèi)存頁(yè)面的過(guò)程就不會(huì)停歇。

2. 軟件程序管理

Linux操作系統(tǒng)將運(yùn)行中的程序稱為進(jìn)程。進(jìn)程可以在前臺(tái)運(yùn)行，將輸出顯示在屏幕上，也可以在后臺(tái)運(yùn)行，隱藏到幕后。內(nèi)核控制著Linux系統(tǒng)如何管理運(yùn)行在系統(tǒng)上的所有進(jìn)程。

內(nèi)核創(chuàng)建了第一個(gè)進(jìn)程（稱為init進(jìn)程）來(lái)啟動(dòng)系統(tǒng)上所有其他進(jìn)程。當(dāng)內(nèi)核啟動(dòng)時(shí)，它會(huì)將init進(jìn)程加載到虛擬內(nèi)存中。內(nèi)核在啟動(dòng)任何其他進(jìn)程時(shí)，都會(huì)在虛擬內(nèi)存中給新進(jìn)程分配一塊專有區(qū)域來(lái)存儲(chǔ)該進(jìn)程用到的數(shù)據(jù)和代碼。

一些Linux發(fā)行版使用一個(gè)表來(lái)管理在系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)要自動(dòng)啟動(dòng)的進(jìn)程。在Linux系統(tǒng)上，這個(gè)表通常位于專門(mén)文件/etc/inittab中。

另外一些系統(tǒng)（比如現(xiàn)在流行的Ubuntu Linux發(fā)行版）則采用/etc/init.d目錄，將開(kāi)機(jī)時(shí)啟動(dòng)或停止某個(gè)應(yīng)用的腳本放在這個(gè)目錄下。這些腳本通過(guò)/etc/rcX.d目錄下的入口（entry）*啟動(dòng)，這里的X代表運(yùn)行級(jí)（run level）。

*這些入口實(shí)際上是到/etc/init.d目錄中啟動(dòng)腳本的符號(hào)鏈接。

Linux操作系統(tǒng)的init系統(tǒng)采用了運(yùn)行級(jí)。運(yùn)行級(jí)決定了init進(jìn)程運(yùn)行/etc/inittab文件或/etc/rcX.d目錄中定義好的某些特定類型的進(jìn)程。Linux操作系統(tǒng)有5個(gè)啟動(dòng)運(yùn)行級(jí)。

運(yùn)行級(jí)為1時(shí)，只啟動(dòng)基本的系統(tǒng)進(jìn)程以及一個(gè)控制臺(tái)終端進(jìn)程。我們稱之為單用戶模式。單用戶模式通常用來(lái)在系統(tǒng)有問(wèn)題時(shí)進(jìn)行緊急的文件系統(tǒng)維護(hù)。顯然，在這種模式下，僅有一個(gè)人（通常是系統(tǒng)管理員）能登錄到系統(tǒng)上操作數(shù)據(jù)。

標(biāo)準(zhǔn)的啟動(dòng)運(yùn)行級(jí)是3。在這個(gè)運(yùn)行級(jí)上，大多數(shù)應(yīng)用軟件，比如網(wǎng)絡(luò)支持程序，都會(huì)啟動(dòng)。另一個(gè)Linux中常見(jiàn)的運(yùn)行級(jí)是5。在這個(gè)運(yùn)行級(jí)上系統(tǒng)會(huì)啟動(dòng)圖形化的X Window系統(tǒng)，允許用戶通過(guò)圖形化桌面窗口登錄系統(tǒng)。

Linux系統(tǒng)可以通過(guò)調(diào)整啟動(dòng)運(yùn)行級(jí)來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)的功能。通過(guò)將運(yùn)行級(jí)從3調(diào)整成5，系統(tǒng)就可以從基于控制臺(tái)的系統(tǒng)變成更先進(jìn)的圖形化X Window系統(tǒng)。

3. 硬件設(shè)備管理

內(nèi)核的另一職責(zé)是管理硬件設(shè)備。任何Linux系統(tǒng)需要與之通信的設(shè)備，都需要在內(nèi)核代碼中加入其驅(qū)動(dòng)程序代碼。驅(qū)動(dòng)程序代碼相當(dāng)于應(yīng)用程序和硬件設(shè)備的中間人，允許內(nèi)核與設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。在Linux內(nèi)核中有兩種方法用于插入設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼：

• 編譯進(jìn)內(nèi)核的設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼
• 可插入內(nèi)核的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊

以前，插入設(shè)備驅(qū)動(dòng)代碼的唯一途徑是重新編譯內(nèi)核。每次給系統(tǒng)添加新設(shè)備，都要重新編譯一遍內(nèi)核代碼。隨著Linux內(nèi)核支持的硬件設(shè)備越來(lái)越多，這個(gè)過(guò)程變得越來(lái)越低效。不過(guò)好在Linux開(kāi)發(fā)人員設(shè)計(jì)出了一種更好的將驅(qū)動(dòng)代碼插入運(yùn)行中的內(nèi)核的方法。

開(kāi)發(fā)人員提出了內(nèi)核模塊的概念。它允許將驅(qū)動(dòng)代碼插入到運(yùn)行中的內(nèi)核而無(wú)需重新編譯內(nèi)核。同時(shí)，當(dāng)設(shè)備不再使用時(shí)也可將內(nèi)核模塊從內(nèi)核中移走。這種方式極大地簡(jiǎn)化和擴(kuò)展了硬件設(shè)備在Linux上的使用。

Linux系統(tǒng)將硬件設(shè)備當(dāng)成特殊的文件，稱為設(shè)備文件。設(shè)備文件有3種分類：

• 字符型設(shè)備文件
• 塊設(shè)備文件
• 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備文件

字符型設(shè)備文件是指處理數(shù)據(jù)時(shí)每次只能處理一個(gè)字符的設(shè)備。大多數(shù)類型的調(diào)制解調(diào)器和終端都是作為字符型設(shè)備文件創(chuàng)建的。塊設(shè)備文件是指處理數(shù)據(jù)時(shí)每次能處理大塊數(shù)據(jù)的設(shè)備，比如硬盤(pán)。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備文件是指采用數(shù)據(jù)包發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括各種網(wǎng)卡和一個(gè)特殊的回環(huán)設(shè)備。這個(gè)回環(huán)設(shè)備允許Linux系統(tǒng)使用常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)編程協(xié)議同自身通信。

Linux為系統(tǒng)上的每個(gè)設(shè)備都創(chuàng)建一種稱為節(jié)點(diǎn)的特殊文件。與設(shè)備的所有通信都通過(guò)設(shè)備節(jié)點(diǎn)完成。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有唯一的數(shù)值對(duì)供Linux內(nèi)核標(biāo)識(shí)它。數(shù)值對(duì)包括一個(gè)主設(shè)備號(hào)和一個(gè)次設(shè)備號(hào)。類似的設(shè)備被劃分到同樣的主設(shè)備號(hào)下。次設(shè)備號(hào)用于標(biāo)識(shí)主設(shè)備組下的某個(gè)特定設(shè)備。

4. 文件系統(tǒng)管理

不同于其他一些操作系統(tǒng)，Linux內(nèi)核支持通過(guò)不同類型的文件系統(tǒng)從硬盤(pán)中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。除了自有的諸多文件系統(tǒng)外，Linux還支持從其他操作系統(tǒng)（比如Microsoft Windows）采用的文件系統(tǒng)中讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。內(nèi)核必須在編譯時(shí)就加入對(duì)所有可能用到的文件系統(tǒng)的支持。表1列出了Linux系統(tǒng)用來(lái)讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)文件系統(tǒng)。

Linux服務(wù)器所訪問(wèn)的所有硬盤(pán)都必須格式化成表1所列文件系統(tǒng)類型中的一種。

Linux內(nèi)核采用虛擬文件系統(tǒng)（Virtual File System，VFS）作為和每個(gè)文件系統(tǒng)交互的接口。這為L(zhǎng)inux內(nèi)核同任何類型文件系統(tǒng)通信提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口。當(dāng)每個(gè)文件系統(tǒng)都被掛載和使用時(shí)，VFS將信息都緩存在內(nèi)存中。

GNU工具

除了由內(nèi)核控制硬件設(shè)備外，操作系統(tǒng)還需要工具來(lái)執(zhí)行一些標(biāo)準(zhǔn)功能，比如控制文件和程序。Linus在創(chuàng)建Linux系統(tǒng)內(nèi)核時(shí)，并沒(méi)有可用的系統(tǒng)工具。然而他很幸運(yùn)，就在開(kāi)發(fā)Linux內(nèi)核的同時(shí)，有一群人正在互聯(lián)網(wǎng)上共同努力，模仿Unix操作系統(tǒng)開(kāi)發(fā)一系列標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工具。

GNU組織（GNU是GNU's Not Unix的縮寫(xiě)）開(kāi)發(fā)了一套完整的Unix工具，但沒(méi)有可以運(yùn)行它們的內(nèi)核系統(tǒng)。這些工具是在名為開(kāi)源軟件（open source software，OSS）的軟件理念下開(kāi)發(fā)的。

開(kāi)源軟件理念允許程序員開(kāi)發(fā)軟件，并將其免費(fèi)發(fā)布。任何人都可以使用、修改該軟件，或?qū)⒃撥浖蛇M(jìn)自己的系統(tǒng)，無(wú)需支付任何授權(quán)費(fèi)用。將Linus的Linux內(nèi)核和GNU操作系統(tǒng)工具整合起來(lái)，就產(chǎn)生了一款完整的、功能豐富的免費(fèi)操作系統(tǒng)。

盡管通常將Linux內(nèi)核和GNU工具的結(jié)合體稱為L(zhǎng)inux，但你也會(huì)在互聯(lián)網(wǎng)上看到一些Linux純粹主義者將其稱為GNU/Linux系統(tǒng)，藉此向GNU組織所作的貢獻(xiàn)致意。

1. 核心GNU工具

GNU項(xiàng)目的主旨在于為Unix系統(tǒng)管理員設(shè)計(jì)出一套類似于Unix的環(huán)境。這個(gè)目標(biāo)促使該項(xiàng)目移植了很多常見(jiàn)的Unix系統(tǒng)命令行工具。供Linux系統(tǒng)使用的這組核心工具被稱為coreutils（core utilities）軟件包。

GNU coreutils軟件包由三部分構(gòu)成：

• 用以處理文件的工具
• 用以操作文本的工具
• 用以管理進(jìn)程的工具

這三組主要工具中的每一組都包含一些對(duì)Linux系統(tǒng)管理員和程序員至關(guān)重要的工具。

2. shell

GNU/Linux shell是一種特殊的交互式工具。它為用戶提供了啟動(dòng)程序、管理文件系統(tǒng)中的文件以及運(yùn)行在Linux系統(tǒng)上的進(jìn)程的途徑。shell的核心是命令行提示符。命令行提示符是shell負(fù)責(zé)交互的部分。它允許你輸入文本命令，然后解釋命令，并在內(nèi)核中執(zhí)行。

shell包含了一組內(nèi)部命令，用這些命令可以完成諸如復(fù)制文件、移動(dòng)文件、重命名文件、顯示和終止系統(tǒng)中正運(yùn)行的程序等操作。shell也允許你在命令行提示符中輸入程序的名稱，它會(huì)將程序名傳遞給內(nèi)核以啟動(dòng)它。

你也可以將多個(gè)shell命令放入文件中作為程序執(zhí)行。這些文件被稱作shell腳本。你在命令行上執(zhí)行的任何命令都可放進(jìn)一個(gè)shell腳本中作為一組命令執(zhí)行。這為創(chuàng)建那種需要把幾個(gè)命令放在一起來(lái)工作的工具提供了便利。

在Linux系統(tǒng)上，通常有好幾種Linux shell可用。不同的shell有不同的特性，有些更利于創(chuàng)建腳本，有些則更利于管理進(jìn)程。所有Linux發(fā)行版默認(rèn)的shell都是bash shell。bash shell由GNU項(xiàng)目開(kāi)發(fā)，被當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)Unix shell——Bourne shell（以創(chuàng)建者的名字命名）的替代品。bash shell的名稱就是針對(duì)Bourne shell的拼寫(xiě)所玩的一個(gè)文字游戲，稱為Bourne again shell。

表2列出了Linux中常見(jiàn)的幾種不同shell。

大多數(shù)Linux發(fā)行版包含多個(gè)shell，但它們通常會(huì)采用其中一個(gè)作為默認(rèn)shell。如果你的Linux發(fā)行版包含多個(gè)shell，就請(qǐng)盡情嘗試不同的shell，看看哪個(gè)能滿足你的需要。

Linux桌面環(huán)境

在Linux的早期（20世紀(jì)90年代初期），能用的只有一個(gè)簡(jiǎn)單的Linux操作系統(tǒng)文本界面。這個(gè)文本界面允許系統(tǒng)管理員運(yùn)行程序，控制程序的執(zhí)行，以及在系統(tǒng)中移動(dòng)文件。

隨著Microsoft Windows的普及，電腦用戶已經(jīng)不再滿足于對(duì)著老式的文本界面工作了。這推動(dòng)了OSS社區(qū)的更多開(kāi)發(fā)活動(dòng)，Linux圖形化桌面環(huán)境應(yīng)運(yùn)而生。

完成工作的方式不止一種，Linux一直以來(lái)都以此而聞名。在圖形化桌面上更是如此。Linux有各種圖形化桌面可供選擇。下面介紹其中一些比較流行的桌面。

1. X Window系統(tǒng)

有兩個(gè)基本要素決定了視頻環(huán)境：顯卡和顯示器。要在電腦上顯示絢麗的畫(huà)面，Linux軟件就得知道如何與這兩者互通。X Window軟件是圖形顯示的核心部分。

X Window軟件是直接和PC上的顯卡及顯示器打交道的底層程序。它控制著Linux程序如何在電腦上顯示出漂亮的窗口和圖形。

Linux并非唯一使用X Window的操作系統(tǒng)，它有針對(duì)不同操作系統(tǒng)的版本。在Linux世界里，能夠?qū)崿F(xiàn)X Window的軟件包可不止一種。

其中最流行的軟件包是X.org。它提供了X Window系統(tǒng)的開(kāi)源實(shí)現(xiàn)，支持當(dāng)前市面上的很多新顯卡。

另外兩個(gè)X Window軟件包也日漸流行。Fedora Linux發(fā)行版采用了試驗(yàn)性的Wayland軟件；Ubuntu Linux發(fā)行版開(kāi)發(fā)出了Mir顯示服務(wù)器，用于其桌面環(huán)境。

在首次安裝Linux發(fā)行版時(shí)，它會(huì)檢測(cè)顯卡和顯示器，然后創(chuàng)建一個(gè)含有必要信息的X Window配置文件。在安裝過(guò)程中，你可能會(huì)注意到安裝程序會(huì)檢測(cè)一次顯示器，以此來(lái)確定所支持的視頻模式。有時(shí)這會(huì)造成顯示器黑屏幾秒。由于現(xiàn)在有多種不同類型的顯卡和顯示器，這個(gè)過(guò)程可能會(huì)需要一段時(shí)間來(lái)完成。

核心的X Window軟件可以產(chǎn)生圖形化顯示環(huán)境，但僅此而已。雖然對(duì)于運(yùn)行獨(dú)立應(yīng)用這已經(jīng)足夠，但在日常PC使用中卻并不是那么有用。它沒(méi)有桌面環(huán)境供用戶操作文件或是開(kāi)啟程序。為此，你需要一個(gè)建立在X Window系統(tǒng)軟件之上的桌面環(huán)境。

2. KDE桌面

KDE（K Desktop Environment，K桌面環(huán)境）最初于1996年作為開(kāi)源項(xiàng)目發(fā)布。它會(huì)生成一個(gè)類似于Microsoft Windows的圖形化桌面環(huán)境。如果你是Windows用戶，KDE就集成了所有你熟悉的功能。圖1-3展示了運(yùn)行在openSuSE Linux發(fā)行版上的KDE 4桌面。

KDE桌面允許你把應(yīng)用程序圖標(biāo)和文件圖標(biāo)放置在桌面的特定位置上。單擊應(yīng)用程序圖標(biāo)，Linux系統(tǒng)就會(huì)運(yùn)行該應(yīng)用程序。單擊文件圖標(biāo)，KDE桌面就會(huì)確定使用哪種應(yīng)用程序來(lái)處理該文件。

桌面底部的橫條稱為面板，由以下四部分構(gòu)成。

• KDE菜單：和Windows的開(kāi)始菜單非常類似，KDE菜單包含了啟動(dòng)已安裝程序的鏈接。
• 程序快捷方式：在面板上有直接從面板啟動(dòng)程序的快速鏈接。
• 任務(wù)欄：任務(wù)欄顯示著當(dāng)前桌面正運(yùn)行的程序的圖標(biāo)。
• 小應(yīng)用程序：面板上還有一些特殊小應(yīng)用程序的圖標(biāo)，這些圖標(biāo)常常會(huì)根據(jù)小應(yīng)用程序的狀態(tài)發(fā)生變化。

所有的面板功能都和你在Windows上看到的類似。除了桌面功能，KDE項(xiàng)目還開(kāi)發(fā)了大量的可運(yùn)行在KDE環(huán)境中的應(yīng)用程序。

3. GNOME桌面

GNOME（the GNU Network Object Model Environment，GNU網(wǎng)絡(luò)對(duì)象模型環(huán)境）是另一個(gè)流行的Linux桌面環(huán)境。GNOME于1999年首次發(fā)布，現(xiàn)已成為許多Linux發(fā)行版默認(rèn)的桌面環(huán)境（不過(guò)用得最多的是Red Hat Linux）。

盡管GNOME決定不再沿用Microsoft Windows的標(biāo)準(zhǔn)觀感（look-and-feel），但它還是集成了許多Windows用戶習(xí)慣的功能：

• 一塊放置圖標(biāo)的桌面區(qū)域
• 兩個(gè)面板區(qū)域
• 拖放功能

圖4展示了CentOS Linux發(fā)行版采用的標(biāo)準(zhǔn)GNOME桌面。

GNOME開(kāi)發(fā)人員不甘示弱于KDE，也開(kāi)發(fā)了一批集成進(jìn)GNOME桌面的圖形化程序。

4. Unity桌面

如果你用的是Ubuntu Linux發(fā)行版，你會(huì)注意到它與KDE和GNOME桌面環(huán)境有些不一樣。準(zhǔn)確來(lái)說(shuō)，這是因?yàn)樨?fù)責(zé)開(kāi)發(fā)Ubuntu的公司決定采用自己的一套叫作Unity的Linux桌面環(huán)境。

Unity桌面得名于該項(xiàng)目的目標(biāo)——為工作站、平板電腦以及移動(dòng)設(shè)備提供一致的桌面體驗(yàn)。不管你是在工作站還是在手機(jī)上使用Ubuntu，Unity桌面的使用方式都是一樣的。圖5展示了Ubuntu 14.04 LTS中的Unity桌面。

5. 其他桌面

圖形化桌面環(huán)境的弊端在于它們要占用相當(dāng)一部分的系統(tǒng)資源來(lái)保證正常運(yùn)行。在Linux發(fā)展之初，Linux的標(biāo)志和賣點(diǎn)之一就是它可以運(yùn)行在處理能力較弱的老舊PC上，這些PC無(wú)力運(yùn)行較新的微軟桌面。然而隨著KDE和GNOME桌面環(huán)境的普及，情況發(fā)生了變化。運(yùn)行KDE或GNOME桌面要占用的內(nèi)存資源和微軟的最新桌面環(huán)境旗鼓相當(dāng)。

如果你的PC已經(jīng)有些年代了，也不要泄氣。Linux開(kāi)發(fā)人員已經(jīng)聯(lián)手讓Linux返璞歸真。他們開(kāi)發(fā)了一些低內(nèi)存開(kāi)銷的圖形化桌面應(yīng)用，提供了能夠在老舊PC上好運(yùn)行的基本功能。盡管這些圖形化桌面環(huán)境并沒(méi)有大量專為其設(shè)計(jì)的應(yīng)用，但它們?nèi)匀荒苓\(yùn)行許多基本的圖形化程序，支持如文字處理、電子表格、數(shù)據(jù)庫(kù)、繪圖以及多媒體等功能。

表3列出了一些可在配置較低的PC和筆記本電腦上運(yùn)行的輕量級(jí)Linux圖形化桌面環(huán)境。

這些圖形化桌面環(huán)境并不如KDE或GNOME桌面一樣絢麗，但卻提供了恰到好處的基本圖形化功能。圖6展示了Puppy Linux antiX發(fā)行版所采用的JWM桌面的外觀。

如果你用的是老舊PC，嘗試一下基于上述某個(gè)桌面環(huán)境的Linux發(fā)行版，看看怎么樣，可能會(huì)有驚喜哦。

發(fā)行版。有很多不同的Linux發(fā)行版來(lái)滿足可能存在的各種運(yùn)算需求。大多數(shù)發(fā)行版是為某個(gè)特定用戶群定制的，比如商業(yè)用戶、多媒體愛(ài)好者、軟件開(kāi)發(fā)人員或者普通家庭用戶。每個(gè)定制的發(fā)行版都包含了支持特定功能所需的各種軟件包，比如為多媒體愛(ài)好者準(zhǔn)備的音頻和視頻編輯軟件，為軟件開(kāi)發(fā)人員準(zhǔn)備的編譯器和集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）。

不同的Linux發(fā)行版通常歸類為3種：

• 完整的核心Linux發(fā)行版
• 特定用途的發(fā)行版
• LiveCD測(cè)試發(fā)行版

下面我們探討一下這些不同類型的Linux發(fā)行版，然后展示每種類型中一些Linux發(fā)行版示例。

1.核心Linux發(fā)行版

核心Linux發(fā)行版含有內(nèi)核、一個(gè)或多個(gè)圖形化桌面環(huán)境以及預(yù)編譯好的幾乎所有能見(jiàn)到的Linux應(yīng)用。它提供了一站式的完整Linux安裝。表4列出了一些較流行的核心Linux發(fā)行版。

在Linux的早期，發(fā)行版是作為一疊軟盤(pán)發(fā)布的。你必須下載多組文件，然后將其復(fù)制到軟盤(pán)上。通常要用20張或更多的軟盤(pán)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)完整的發(fā)行版！毋庸多言，這是個(gè)痛苦的過(guò)程。

現(xiàn)今，家用電腦基本都有內(nèi)置的CD和DVD光驅(qū)，Linux發(fā)行版也就用一組CD光盤(pán)或單張DVD光盤(pán)來(lái)發(fā)布。這大大簡(jiǎn)化了Linux的安裝過(guò)程。

然而當(dāng)新手在安裝核心Linux發(fā)行版時(shí)，仍然經(jīng)常遇到各種各樣的問(wèn)題。為了照顧到Linux用戶的所有使用情景，單個(gè)發(fā)行版必須包含很多應(yīng)用軟件。從高端的Internet數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器到常見(jiàn)的游戲，可謂應(yīng)用盡有。鑒于Linux上可用應(yīng)用程序的數(shù)量，一個(gè)完整的發(fā)行版通常至少要4張CD。

盡管發(fā)行版中的大量可選配置對(duì)Linux極客來(lái)說(shuō)是好事，但對(duì)新手來(lái)說(shuō)就是一場(chǎng)噩夢(mèng)。多數(shù)發(fā)行版會(huì)在安裝過(guò)程中詢問(wèn)一系列問(wèn)題，以決定哪些應(yīng)用要默認(rèn)加載、PC上連接了哪些硬件以及怎樣配置硬件設(shè)備。新手經(jīng)常會(huì)被這些問(wèn)題困擾，因此，他們經(jīng)常是要么加載了過(guò)多的程序，要么沒(méi)有加載夠，到后來(lái)才發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)并沒(méi)有按照他們預(yù)想的方式工作。

對(duì)新手來(lái)說(shuō)，幸運(yùn)的是，安裝Linux還有更簡(jiǎn)便的方法。

特定用途的Linux發(fā)行版

Linux發(fā)行版的一個(gè)新子群已經(jīng)出現(xiàn)了。它們通?；谀硞€(gè)主流發(fā)行版，但僅包含主流發(fā)行版中一小部分用于某種特定用途的應(yīng)用程序。

除了提供特定軟件外（比如僅為商業(yè)用戶提供的辦公應(yīng)用），定制化發(fā)行版還嘗試通過(guò)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)配置常見(jiàn)硬件來(lái)幫助新手安裝Linux。這使得Linux的安裝過(guò)程輕松愉悅了許多。

表5列出了一些特定用途的Linux發(fā)行版以及它們的專長(zhǎng)。

這只是特定用途的Linux發(fā)行版中的一小部分而已。像這樣的發(fā)行版足有上百款，而且在互聯(lián)網(wǎng)上還不斷有新的成員加入。不管你的專長(zhǎng)是什么，你都能找到一款為你量身定做的Linux發(fā)行版。

許多特定用途的Linux發(fā)行版都是基于Debian Linux。它們使用和Debian一樣的安裝文件，但僅打包了完整Debian系統(tǒng)中的一小部分。

2.Linux LiveCD

Linux世界中一個(gè)相對(duì)較新的現(xiàn)象是可引導(dǎo)的Linux CD發(fā)行版的出現(xiàn)。它無(wú)需安裝就可以看到Linux系統(tǒng)是什么樣的。多數(shù)現(xiàn)代PC都能從CD啟動(dòng)，而不是必須從標(biāo)準(zhǔn)硬盤(pán)啟動(dòng)。基于這點(diǎn)，一些Linux發(fā)行版創(chuàng)建了含有Linux樣本系統(tǒng)（稱為L(zhǎng)inux LiveCD）的可引導(dǎo)CD。由于單張CD容量的限制，這個(gè)樣本并非完整的Linux系統(tǒng)，不過(guò)令人驚喜的是，你可以自己加入各種軟件。結(jié)果就是，你可以通過(guò)CD來(lái)啟動(dòng)PC，并且無(wú)需在硬盤(pán)安裝任何東西就能運(yùn)行Linux發(fā)行版。

這是一個(gè)不弄亂PC就體驗(yàn)各種Linux發(fā)行版的絕妙方法。只需插入CD就能引導(dǎo)了！所有的Linux軟件都將直接從CD上運(yùn)行。你可以從互聯(lián)網(wǎng)上下載各種Linux LiveCD，刻錄，然后體驗(yàn)。

表6列出了一些可用的流行Linux LiveCD。

你能在這張表中看到熟悉的面孔。許多特定用途的Linux發(fā)行版都有對(duì)應(yīng)的Linux LiveCD版本。一些Linux LiveCD發(fā)行版，比如Ubuntu，允許直接從LiveCD安裝整個(gè)發(fā)行版。這使你可以從CD引導(dǎo)啟動(dòng)，先體驗(yàn)一下此Linux發(fā)行版，如果喜歡的話，再把它安裝到硬盤(pán)上。這個(gè)功能極其方便易用。

就像所有美好的事物一樣，Linux LiveCD也有一些不足之處。由于要從CD上訪問(wèn)所有東西，應(yīng)用程序會(huì)運(yùn)行得更慢，而如果再搭配上陳舊緩慢的PC和光驅(qū)，那更是慢上加慢。還有，由于無(wú)法向CD寫(xiě)入數(shù)據(jù)，對(duì)Linux系統(tǒng)作的任何修改都會(huì)在重啟后失效。

不過(guò)，有一些Linux LiveCD的改進(jìn)幫助解決了上述一些問(wèn)題。這些改進(jìn)包括：

• 能將CD上的Linux系統(tǒng)文件復(fù)制到內(nèi)存中；
• 能將系統(tǒng)文件復(fù)制到硬盤(pán)上；
• 能在U盤(pán)上存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)置；
• 能在U盤(pán)上存儲(chǔ)用戶設(shè)置。

一些Linux LiveCD，如Puppy Linux，只包含最少數(shù)量的Linux系統(tǒng)文件。當(dāng)CD引導(dǎo)啟動(dòng)時(shí)，LiveCD的啟動(dòng)腳本直接把它們復(fù)制到內(nèi)存中。這允許在Linux啟動(dòng)后立即把CD從光驅(qū)中取走。這不僅提高了程序運(yùn)行速度（因?yàn)槌绦驈膬?nèi)存中運(yùn)行時(shí)更快），而且還空出了CD光驅(qū)，供你用Puppy Linux自帶的軟件轉(zhuǎn)錄音頻CD或播放視頻DVD。

其他Linux LiveCD用另外的方法，同樣允許你在啟動(dòng)后將CD從光驅(qū)中拿走。這種方法是將核心Linux文件作為一個(gè)文件復(fù)制到Windows硬盤(pán)上。待CD啟動(dòng)后，系統(tǒng)會(huì)尋找那個(gè)文件，并從中讀取系統(tǒng)文件。dyne:bolic Linux LiveCD采用的就是這種技術(shù)，我們稱之為對(duì)接。當(dāng)然，你必須在從CD引導(dǎo)啟動(dòng)之前把系統(tǒng)文件復(fù)制到硬盤(pán)里。

一種非常流行的技術(shù)就是用常見(jiàn)的U盤(pán)（也稱為閃存或閃盤(pán)）來(lái)存儲(chǔ)Linux LiveCD會(huì)話數(shù)據(jù)。幾乎每個(gè)Linux LiveCD都能識(shí)別插入的U盤(pán)（即使是在Windows下格式化的）并從U盤(pán)上讀寫(xiě)文件。這允許你啟動(dòng)Linux LiveCD，使用Linux應(yīng)用來(lái)創(chuàng)建文件，再將這些文件存儲(chǔ)在U盤(pán)上，然后用Windows應(yīng)用（或者在另外一臺(tái)電腦上）訪問(wèn)這些文件。這該有多酷！

小結(jié)

本文探討了Linux系統(tǒng)及其基本工作原理。Linux內(nèi)核是系統(tǒng)的核心，控制著內(nèi)存、程序和硬件之間的交互。GNU工具也是Linux系統(tǒng)中的一個(gè)重要部分。我們還討論了Linux系統(tǒng)中的最后一個(gè)組件：Linux桌面環(huán)境。隨著時(shí)間推移，一切都發(fā)生了改變?，F(xiàn)今的Linux可以支持多種圖形化桌面環(huán)境。

本文還探討了各種Linux發(fā)行版。Linux發(fā)行版就是把Linux系統(tǒng)的各個(gè)不同部分匯集起來(lái)組成一個(gè)易于安裝的包。Linux發(fā)行版有囊括各種軟件的成熟的Linux發(fā)行版，也有只包含針對(duì)某種特定功能軟件包的特定用途發(fā)行版。Linux LiveCD則是一種無(wú)需將Linux安裝到硬盤(pán)就能體驗(yàn)Linux的發(fā)行版。

后面我們就可以學(xué)習(xí)啟動(dòng)命令行和shell腳本編程了?？梢愿旅孢@兩本書(shū)繼續(xù)學(xué)習(xí)。

——本文內(nèi)容節(jié)選自《跟阿銘學(xué)Linux》《Linux命令行與shell腳本編程大全（第3版）》