深入了解Linux：架构、基础与安全

### 深入了解 Linux：架构、基础与安全 #### 1. Linux 简介 Linux 是当今最优秀的操作系统之一，它基于 UNIX 且具有开源特性。操作系统是计算机系统与用户之间的图形化接口，负责管理计算机系统的硬件资源，并促进硬件与软件之间的通信。开源软件的源代码可供用户获取，用户在遵守许可证的情况下，有权研究、修改并重新分发该软件。 #### 2. Linux 操作系统的组件 Linux 操作系统由三个主要部分组成： - **内核（Kernel）**：内核是操作系统的核心，负责处理计算机系统的硬件任务，如管理 CPU 时间和内存。内核主要分为两种类型： - **微内核（Microkernel）**：功能较为基础，提供操作系统运行所需的最小软件环境，涵盖线程管理、地址空间的低级管理和进程间通信等功能。 - **单内核（Monolithic kernel）**：包含各种驱动程序，操作系统在核心空间运行。单内核可以在运行时动态加载或卸载可执行模块，并处于监督模式。监督模式是一个由硬件调解的标志，可通过运行软件系统级代码进行修改。所有系统级任务在运行时都带有此标志，而用户空间的应用程序则没有。处于监督模式的程序被高度信任，因为任何故障都可能导致计算机系统崩溃。 | 内核类型 | 特点 | | ---- | ---- | | 微内核 | 功能基础，提供最小运行环境 | | 单内核 | 含驱动程序，可动态加载模块，处于监督模式 | ```mermaid graph LR classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px A([内核]):::startend --> B(微内核):::process A --> C(单内核):::process B --> D(线程管理):::process B --> E(地址空间低级管理):::process B --> F(进程间通信):::process C --> G(含驱动程序):::process C --> H(可动态加载模块):::process C --> I(监督模式):::process ``` - **系统库（System Library）**：系统库是一组非易失性资源，供计算机系统资源使用，主要用于软件开发。它包括数据配置、帮助数据、文档、消息模板等。系统库有明确的接口，方便高级程序进行系统调用。多个程序可以同时请求系统库，即使这些程序之间没有链接或关联。系统库实现了计算机操作系统的大部分功能，无需访问内核模块的代码。 - **系统实用程序（System Utility）**：系统实用程序负责执行各种特定任务，是一种系统软件，旨在运行计算机系统的应用程序和硬件。它也可被视为用户应用程序与硬件之间的接口，用于配置、分析、优化和维护计算机系统。系统实用程序与操作系统协同工作，支持系统的基础设施，与直接为普通用户执行任务的应用程序有所不同。 #### 3. Linux 架构的特点 Linux 具有以下显著特点： - **多用户能力（Multiuser capability）**：多个用户可以同时访问计算机资源，如内存、硬盘等。每个用户通过独立的终端进行操作，终端通常包括至少一个视频显示单元（VDU）、鼠标和键盘。所有终端连接到主服务器或主机，用户可以使用主机的资源和外围设备，如打印机。 - **多任务处理（Multitasking）**：Linux 能够轻松同时处理多个任务。例如，用户可以在执行命令列出大量文件的同时，在记事本中输入内容。这通过 CPU 时间分配、调度策略和上下文切换来智能管理。 - **可移植性（Portability）**：Linux 的可移植性并非指可以通过 CD、U盘 或存储卡携带，也不是指文件大小小。而是指 Linux 操作系统及其应用程序可以在各种类型的硬件上以相同的方式运行。Linux 内核和应用程序支持在硬件配置较低的系统上安装。 - **安全性（Security）**：安全性是任何操作系统的重要组成部分，对于处理机密任务的用户和组织尤为重要。Linux 提供了三种主要的安全概念： - **认证（Authentication）**：通过为用户提供登录名和密码，确保用户身份验证，防止第三方访问用户的工作。 - **授权（Authorization）**：在文件级别，Linux 为用户设置了访问权限，包括读取、写入和执行权限，以确定哪些用户可以访问、修改和执行文件。 - **加密（Encryption）**：Linux 可以将用户文件编码为不可读的密文格式，即使系统被攻破，文件仍然安全。 - **通信（Communication）**：Linux 具有出色的通信功能，用户可以在单个计算机网络内或多个计算机网络之间无缝交换数据、邮件和程序。 #### 4. Linux 操作系统基础 Linux 是一个简单的操作系统，类似于 Windows 等其他操作系统，帮助管理系统硬件并为其他软件提供运行服务。它被认为是一个需要手动操作的操作系统，虽然可能需要一些额外的工作，但一旦用户熟悉了其功能、命令行使用和软件包安装，使用起来将变得非常容易。 #### 5. Linux 的历史 Linux 与基于 Unix 的 MAC OS X 类似。Unix 于 20 世纪 70 年代初开发，旨在创建一个对多用户来说既易于访问又安全的操作系统。1991 年，Linux 开发出来，旨在传播 Unix 的特性，并以开源软件的形式发布，至今仍然如此。Linux 实际上只是内核，并非完整的操作系统。完整的操作系统还包括实用程序、GNU 库和其他软件，被称为 GNU/Linux。 #### 6. 服务器相关 用户使用的 Linode 是一种服务器。服务器是一种主计算机，为整个网络或连接的计算机网络提供各种服务。服务器通常具有以下特点： - 始终处于开启状