Linux系統內核管理哲學篇之Linux發展所依賴的5大支柱

關於Linux系統的發展歷史上，都會寫著：「Linux操作系用的誕生、發展和成長過程始終依賴著五個重要的支柱：UNIX操作系統、MINIX操作系統、GNU計劃、POSIX標準和Internet網路。」那麼這五個Linux系統發展的五個重要支柱都在Linux系統發展上發揮著怎樣的功能呢？沒有人可以憑白無故的成功；沒有公司企業可以憑白無故的成功；也沒有操作系統能夠憑白無故的被創造出來。所以對於Linux被創造出來的五個重要支柱，沒一個都應該在這條路上發揮著它與眾不同的功能。

UNIX簡介及對Linux發展的影響

UNIX操作系統是一個強大的多用戶、多任務操作系統，支持各種處理器架構，按照操作系統的分類屬於分時操作系統。分時操作系統是使計算機採用時間輪轉的方式同時為多個用戶服務的一種操作系統。當多個用戶同時使用多個程序的時候，系統為不同的進程提供處理器使用許可權。然而，在一個絕對的時間點上，處理器永遠處於為單一進程提供處理；這就好比人類沒辦法「一心多用」；同樣的道理，Linux系統在一個絕對的時間點上，也一定是專註於處理單一的任務。然而，計算機的處理器的處理能力強勁，它的計算速度比人類計算速度高上萬倍、甚至億倍。這就為計算機成為多任務操作系統提供了可行基礎理論。系統為自己設置了一個時鐘，並且將時間劃分成無數精短的時間碎片，這些時間碎片也許精短到毫秒的單位。當多個終端用戶連接到計算機執行多個任務的時候，系統內核將處理器和內存的使用許可權在一個精短的時間碎片上只分配給一個用戶的一個任務進程。但是由於時間篇都是無比精短的，所以每個用戶都感覺自己就像獨自佔有了正太計算機。分時操作系統的設計目標和特點就在於有效的增加計算機資源的使用率。如果是單用戶單任務的操作系統，那麼用戶在分配計算機處理任務的後，也許處理器和內存僅僅用了一秒的時間就處理了用戶分配的任務，而用戶卻需要使用100秒的時間去思考，然後再分配給處理器下一個任務。而在其反映過來到分配下一個任務期間的99秒時間，計算機是處於空閑、待命狀態的。那麼整個計算機使用率僅僅用來百分之一。這對於有限資源而言，無疑是一種浪費。然而，一百個人同時在使用這套計算機，並為其分配任務，這就使得計算機的利用率大大提高了。UNIX系統為Linux發展提供了想要實現怎樣操作系統的方向。處理器和內存的利用採用分時，那麼操作系統就要做到為不同用戶分配處理器使用許可權的時間片，這涉及到處理器和內存上不同用戶不用任務進程的切換管理。因為計算機資源是有限的，所以在一個時間點上，計算機的資源只能夠提供給不同任務進程使用。如果計算機操作系統無法做好資源的管理，不同進程之間的協調調度，那麼整個計算機將導致癱瘓。這就好比：『』一個和尚挑水喝，兩個和尚沒水喝。「——人性上是因為懶惰，而資源上如果一個和尚獨自擁有了扁擔和水桶，他獨享使用扁擔和水桶的使用權利，任何時候都可以去挑水喝；但是兩個人同時擁有對扁擔和水桶的使用權利的時候，同時都在爭扁擔和水桶，誰也不願意讓步，一個人拿著扁擔，一個人搶到了水桶——於是挑水的任務便誰有完成不了了。這就是在計算機操作系統所要處理的問題——進程調度。就好比一個方丈看到兩個爭水桶扁擔的和尚，他跳出來管理，並協調：一個和尚輪流使用水桶和扁擔挑一次水。於是，沒有輪流到扁擔水桶使用權的和尚便放下自己手上緊握不放的工具，然偶老和尚將工具交給有權擁有它的和尚。進程調度是計算機操作系統所要實現的最重要功能之一。這也是分時操作系統的特色所在。

MINIX操作系統簡介及對Linux系統發展的影響

MINIX操作系統誕生於荷蘭，有一個叫做Andrew的大學計算機科學系教授所發展。這是一款微內核的類UNIX操作系統，因為UNIX操作系統不屬於開源系統，也並非免費。所以為了計算機科學教育，Andrew發展了一個精小強悍的MINIX操作系統供教學使用。由於MINX精小、開源。所以學生們可以在自己的電腦上安裝，並且能夠在經過短期的培訓便能夠很好的理解計算機操作系統運作的原理。MINIX操作系統是Linux操作系統的最直接直系親屬。這一點可以從Linux最初所支持的文件系統minix上便可窺一斑。然而愛設計的哲學上，MINIX和Linix之間有著天差地別的認識。由於所使用的許可證不同，所以在Linux誕生後使用GNU許可證之後，很多世界黑客便加入到了Linux系統的開發上。而MINIX還是停留在計算機教學使用的圈子內。並且應為設計哲學的問題，使得MINIX和Linux父子對決。MINIX微內核的設計和Linux靠近UNIX採用宏內核的設計概念，在1992年兩個不同陣營的用戶者在新聞組展開了一場精彩的辯論。MINIX的用戶者認為Linux單內核構造是計算機歷史的倒退；而Linux的擁護者認為MINIX不實用。這樣的辯論跟兩個陣營的人息息相關。MINIX操作系統是面向教學使用的，而Linux操作系統是面向商業服務使用的。所以從之後慢慢MINIX開始變得邊緣化，而最後更改為使用BSD許可證以保證MINIX的存活和發展；而Linux操作系統卻大放異彩，這根Linux操作系統的適用性的設計哲學息息相關。但無可否認，MINIX是成就Linux的最大功臣之一，或者甚至可以說沒有之一。而Linux青出魚藍而勝於藍，這多少跟它自身的哲學和計算機發展的機遇息息相關。

GNU計劃簡介和對Linux系統發展的影響

GNU計劃被譯為」革奴計劃「，是有理查德·斯托曼於1983年公開大氣的自由軟體集體寫作計劃，它的目標是創建一個完全自由的操作系統GNU。GNU是「GNU"sNotUNIX」的遞歸縮寫，這很明顯是跟UNIX這種商業操作系統相對立的存在。在當時MS-WINDOWS操作系統當時沒有今天這樣大行其道。而商業操作系統的市場幾乎都掌握在UNIX手上。昂貴的UNIX操作系統使得人們對其望而卻步，特別是那些還在學習計算機技能的大學生而言。於是在MINIX上發展起來的Linux操作系統便快速的使用了GPL（GNU通用公共許可證）發布。加入到了GNU陣營。而GNU最大的好處，便是因為收到各種許可權和專利的原因，使得很多計算機從業者和愛好者不得不因為使用各種各樣的軟體而支付昂貴的費用。於是在GNU計划下，人們開發的軟體都採用某種程度上被描寫為免費、自由的分享。這就像是一個公共的免費池子，加入GNU計劃的所有人都將自己的軟體或系統作品投入到這個池子里，所有都能夠免費使用。以自己的開發成果換取別人的開發成果使用權，在某種程度上可謂是在這世俗的金錢世界上關於自由、免費哲學的最完美折中。（其實也不是完全免費和自由，以物換物）但是GNU計劃吸引了全世界所有額黑客，從而每個人可以在前人架構的資源上開發出各種各樣的新工具，從而使得這個資源池子越來越豐富。（GNU資產的累積，就像是在國家貧困艱苦時期，採用國家統一分配，統一管理資源的形式。）Linux和GNU軟體的結合，完全自由操作系統的便正式誕生了。因為加入GNU而開發的各種各樣免費開源的軟體與Linux操作系統結合，使得Linux操作系統擺脫了裸奔的尷尬。自然而然，穿著各種各樣華麗的外衣，還裝備這各種各樣神奇武器的Linux操作系統便開始羽化登仙了，成為人們追捧的對象，並甘願為它肝腦塗地。

POSIX標準簡介和對Linux操作系統的影響

POSIX是PortableOperating System Interface ofUNIX的縮寫，表示可移植操作系統介面。POSIX標準定義了操作系統應該為應用程序提供介面標準。POSIX標準的目標在於，期望獲得源代碼級別的軟體可移植性。也就是說，在POSIX兼容的操作系統上編寫的程序應該可以無條件移植到其它POSIX操作系統上編譯，並執行。POSIX並不僅限於UNIX，許多操作系統都提供了源代碼級別的C語言應用編程介面API給操作系統服務應用程序使用。從而提高了應用程序的可移植性。Linux開發工程師在開發Linux應用的時候，開發出來的服務應用程序可以很好的移植到其他平台，從而使得Linux系統變成一塊更加肥沃的土地，滋養著各種各樣跨平台軟體的開發。也為Linux操作系統不同的發行版本奠定了基礎。從而使得Linux操作系統就像是一隻龍一樣（生了9子，9子各不相同）。

Internet對Linux操作系統的影響

Internet無需多講。Internet的發展將全世界的計算機愛好者聯繫起來，同時為Linux發展而作出貢獻。從Internet貢獻名單上可以看到來自世界各地的計算機愛好者對於Linux系統的貢獻。這絕對應該將功勞歸結與Internet的發展，使得Linux的廣泛傳播，並獲得來自世界各地的技術支持。

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