我們經常傻傻的分不清楚Linux內核和Linux操作系統。對Redhat、CentOS和Ubuntu等更是稀裡糊塗。今天我們介紹一下關於Linux的相關概念、發展歷史及Linux操作系統的整體架構。
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什麼是Linux及內核
在1991年，有個名為Linus Torvalds的學生在互聯網上發佈了一個名為Linux的操作系統。說它是操作系統是因為它實現了對計算機核心硬件的管理。但是它有不能稱為一個真正的或者說可用於生產的操作系統，因為它只實現了對計算機資源的簡單管理（也就是實現了一個操作系統內核），卻沒有編譯工具等其它操作系統必備的工具集成到其中。
圖1 Linus Torvalds大神
在Linux的早期，Linux這個名詞其實就是Linux操作系統內核的簡稱。Linux內核並非操作系統而是實現了對計算機硬件的管理，是操作系統的基座，通常包括如下幾個方面：
由於Linux內核開源且免費的特點，越來越多的公司和個人參與到Linux內核的開發當中。而且很多開源項目也移植到Linux之上，這樣Linux逐漸豐滿起來。
慢慢的，很多公司在Linux內核的基礎上增加了開發工具和應用軟件，將Linux內核和這些用戶態的軟件打包成為一個操作系統安裝鏡像，這個系統稱為Linux操作系統，或者稱為
Linux發行版。這個Linux操作系統就好像Windows系統一樣，普通用戶可以使用它進行日常工作。Linux發行版很多，比如我們見的比較多的有Ubuntu、Redhat和Suse等等，非常之多。對於傳統概念，操作系統應該是一個具備完整功能的系統，它不僅僅包括內核，還要包括很多應用軟件。因此，後來逐漸將Linux的含義由Linux轉換為Linux操作系統，而Linux的內核則用"Linux內核"作為稱呼，以便於進行區分。
Linux操作系統及各種發行版
前面我們簡要的介紹了Linux操作系統、內核和發行版。對於Linux操作系統來說，其本身是一個整體，包括Linux內核、系統庫和系統程序，Linux內核是其最基礎的部分，它實現了對硬件資源的管理，並且提供了使用這些硬件資源的通用接口。
自1991年發佈LInux內核來，很多公司加入其中，在內核的基礎上構建了自己的操作系統版本，比如Redhat、Debian和Suse等等。如圖2是從1991年到2007年間Linux發行版的演化情況（高清圖請私信， linuxtl）。可以看出，到2007年已經有不少於20個發行版了。
圖2 Linux發行版時間線
Linux發行版很多，下面簡單的介紹比較流行的發行版。
Redhat發行版
Red Hat Linux是由Red Hat公司發佈的一個Linux發行版。Red Hat Linux可算是一個“中年”的Linux發佈包，其1.0版本於1994年11月3日發佈。Red Hat Linux應該是業界應用最多的操作系統了，很多其它發行版都是基於該發行版，例如CentOS和Oracle Linux等等。
圖3 redhat發行版
CentOS發行版
CentOS發行版是一個Red Hat LInux的開源版本。它是來自於Red Hat Linux依照開放源代碼規定釋出的源代碼所編譯而成。由於Red Hat Linux本身是一個商業操作系統，因此很多企業在使用是存在諸多不便，這些企業就轉移到CentOS上來。
圖4 CentOS發行版
Red Hat和CentOS等操作系統發行版主要應用在企業服務中，
更多的應用在服務端業務中，比如Web服務和雲計算等等。Ubuntu發行版
Ubuntu最早是一個基於Dibian的桌面版發行版。Ubuntu基本上可以代替Windows實現日常辦公，因為其發行版中包含日常辦公常用的所有軟件，比如郵件客戶端，開源Office套件等等我們能想到的工具。而且這些工具都是免費的。
圖5 Ubuntu發行版
下面是Ubuntu桌面版的一個桌面截圖，可以看出其跟Windows或則MacOS很像，美觀度也是很讚的。
圖6 Ubuntu桌面
Ubuntu發展很快，目前除了桌面版外還有服務版和雲計算版等其它版本，幾乎涵蓋了所有的應用領域。
Suse發行版
Suse是德國 SuSE Linux AG公司發行維護的Linux發行版，是屬於此公司的註冊商標。第一個版本出現在1994年年初，也是比較早的發行版之一。2004年這家公司被Novell公司收購。
圖7 Suse發行版
我們只介紹了比較主流的發行版。Linux的發行版還很多，很難全部介紹。最後我們總結一下幾個關鍵發行版的時間線以及Linux社區的比較重要的幾個大事件，具體如圖所示。當然，這裡面不僅僅包括Linux操作系統本身，還包括編譯器和Git版本控制工具等等。
圖8 Linux30件大事
Linux操作系統整體架構
前面我們介紹了操作系統不僅僅包含內核，內核只是操作系統的基礎，實現了對硬件資源的管理。操作系統的組件通常包括如下幾部分：
- 操作系統內核
- 系統庫
- 系統工具集
基於上述關鍵組件，用戶可以使用該操作系統，或者基於該操作系統開發自己的應用程序。如圖4為Linux操作系統架構簡圖。從這張圖中我們可以看出操作系統與硬件及應用軟件間的關係。下面我們分別介紹一下各部分含義和作用。
圖4 Linux整體架構
Linux內核（Kernel）
內核時操作系統最核心，最基礎的部分。它實現了對計算機硬件的管理，並且對上層提供接口。這裡的接口包括開發接口和管理接口等等。通常來說有兩者類型的操作系統內核，它們是微內核和宏內核。
微內核，正如其名字一樣，它只包含最基礎的功能特性。在微內核操作系統中只提供了非常簡單的軟件，包括內存管理，進程管理和進程通信等等特性。
宏內核，宏內核不僅僅提供內存管理、進程管理和通信的特性，還包含很多驅動程序。而且，這些驅動程序通常是可以動態的加載和卸載。
系統庫
操作系統不能自嗨，其最重要的是為上層提供抽象的接口，這樣開發人員才能開發應用程序，從而利用計算機資源。其中系統庫就是操作系統提供的抽象接口，也就是開發接口或者系統API。類似的接口很多，比如訪問文件系統的API，網絡套接字API或者進程管理API等等。
系統程序（工具集）
系統工具集其實就是操作系統自帶的一些軟件。這些軟件主要實現對操作系統的管理和監控等功能。比如對操作系統網絡狀態的查看（ifconfig），磁盤格式化和磁盤負載監控等等。類似的工具很多，本文不再贅述。
上面只是簡單的介紹了一下Linux操作系統的幾個核心組件，其實Linux的整體架構要複雜的多。單純從Linux內核的角度，它要管理CPU、內存、網卡、硬盤和輸入輸出等設備，因此內核本身分為進程調度，內存管理，虛擬文件系統，網絡接口等4個核心子系統。
圖5 Linux子系統架構
由於篇幅有限，本文不可能對上述子系統進行更加詳細的介紹。更多，更深入的介紹我們後面專門進行介紹。更多精彩內容請關注本號及圈子。
參考文獻
https://www.tutorialspoint.com/operating_system/os_linux.htm
https://www.tutorialspoint.com/unix/unix-getting-started.htm
https://www.elprocus.com/linux-operating-system/
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