初识Linux

  • Definition 1 : Linux

    Linux是一种开源的OS(Operating System)，OS是一种重要的Computer system

为什么需要OS？

隔离性(Isolation)

本小节(隔离性)整合自操作系统课程MIT6.S081 Lecture2

操作系统（OS）是硬件（hardware）和应用程序的中间体。

下面将假想没有OS的情况下，从隔离性的角度简单讲述为什么需要OS。

CPU

如下图，多个程序需要使用CPU时，需要保证协同调度(Cooperative Scheduling)的机制，即shell运行一段时间后，需要让echo也能有机会运行。可下图没有OS的设计不能保证这种机制，比如shell程序中有死循环，那么echo永远也无法获取CPU。

Memory

如果应用程序直接运行在硬件资源如物理内存上，shell和echo的内存之间是没有边界的。比如内存地址0x1000被shell占有，如果echo程序将数据存储在0x1000，echo就会覆盖shell程序内存的内容。

以上的两点问题对应着OS实现的两个机制

  1. 多进程对CPU的分时复用（Multiplexing）

  2. 物理内存的隔离性（Isolation）

隔离性(易理解版)

本小节gpt生成，见后面小节GPT:角色扮演

操作系统（OS）就像电脑的大管家，帮助电脑里的东西有序地工作在一起。它是一种特殊的软件，它帮助硬件和应用程序协调工作。

现在，让我们来想象一下，如果没有操作系统会发生什么。首先，我们来看看 CPU，它就像电脑的大脑，负责处理各种任务。如果没有操作系统，多个程序会争夺 CPU 的时间，就像小朋友们争抢玩具一样。这就会导致问题，比如一个程序可能会一直占用 CPU，其他程序就没有机会运行了。就好像一个小朋友一直玩着玩具，其他小朋友都没法玩。

再来看看内存，就像电脑的记事本，用来存储程序需要的信息。如果没有操作系统，程序之间没有明确的界限，就像没有盒子把不同的玩具分开一样。这就会导致问题，因为一个程序可能会不小心覆盖掉另一个程序的信息，就像一个小朋友可能会不小心弄乱了别人的玩具一样。

为了解决这些问题，操作系统有两个很重要的工作：

  1. 多进程对CPU的分时复用：这就是说，操作系统帮助不同的程序分享 CPU 的时间，确保每个程序都有机会运行，就像轮流玩玩具一样。这样，没有一个程序会霸占 CPU。

  2. 物理内存的隔离性：这就是说，操作系统帮助不同的程序在内存中有自己的地方，就像每个小朋友有自己的玩具盒一样。这样，一个程序不会影响到其他程序，它们的信息会被安全地分开存储。

所以，操作系统就像电脑的好朋友，帮助电脑变得更有秩序，让不同的程序可以和平共处，不会互相干扰。这样，电脑就可以更好地工作

从Unix到Linux

本小节为科普向，可以直接观看视频

Linux是一个类Unix的OS(BTW,MacOS也是类Unix)，那么Unix是什么？

关于Unix到Linux的历史，有一个b站视频讲得非常好

安装Linux虚拟机

本小节1，2步骤由gpt生成

PC以Windows和MacOS为主, Linux多用于服务器，如何使用Linux是一个问题，

我们可以通过

  1. 连接远程的Linux服务器

    这是一个常见的用法，尤其是在开发、运维和云计算领域。你可以通过SSH（Secure Shell）等远程协议连接到远程Linux服务器。以下是一些连接到远程Linux服务器的步骤：

    1. 打开终端或SSH客户端。

    2. 使用以下命令连接到服务器（请将 <username> 替换为你的用户名和 <server> 替换为服务器的IP地址或域名）：

    ssh <username>@<server>

    1. 输入密码（如果服务器要求密码验证），然后你就可以在远程服务器上执行命令和管理文件了。

  2. 使用Docker for Mac

    Docker for Mac使用一个轻量级的虚拟机来运行Linux容器，因此你可以在Mac上开发、测试和运行Linux应用程序。以下是一些步骤来在Mac上使用Docker和Linux容器：

    1. 安装Docker： 如果尚未安装Docker，你可以从Docker官方网站下载并安装Docker Desktop for Mac。安装完成后，启动Docker Desktop。

    2. 配置Docker为Linux容器： 默认情况下，Docker Desktop配置为使用Windows容器。要切换为Linux容器，请点击Docker Desktop的菜单栏图标，在菜单中选择"Switch to Linux containers"（切换到Linux容器）。这将会切换Docker环境以支持运行Linux容器。

    3. 验证Docker配置： 打开终端，运行以下命令以验证Docker是否正常工作：

      docker --version

      如果你看到Docker的版本信息，则表示Docker已成功安装并配置为Linux容器。

    4. 拉取并运行Linux容器： 现在你可以使用Docker命令来拉取和运行Linux容器，就像在Linux服务器上一样。例如，你可以运行一个简单的Ubuntu容器：

      docker run -it ubuntu

      这将在Docker中创建一个交互式的Ubuntu容器。

    5. 执行Linux操作： 一旦你在Docker容器中，你可以执行各种Linux操作，安装软件包、运行应用程序等等。

    请注意，虽然Docker for Mac允许你在Mac上运行Linux容器，但它仍然使用了一个虚拟化层。这意味着Linux容器运行在一个轻量级虚拟机中，而不是直接在Mac上。因此，性能和一些特定的容器设置可能会有所不同于在纯粹的Linux环境中运行容器。但总体来说，它是在Mac上进行Linux开发和测试的有力工具。

  3. 如果是Windows用户，还可以使用WSL安装How to install Linux on Windows with WSL

考虑到第二学期，大家依然需要学习使用VMware安装虚拟机，下面介绍（初学者建议使用ubuntu）

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