Linux內(nèi)核起源之Linux之父

2020年12月9日15:03:47 發(fā)表評(píng)論 4,000 ℃

Linux簡(jiǎn)介

Linux,全稱GNU/Linux,是一套免費(fèi)使用和自由傳播的類(lèi)Unix操作系統(tǒng),是一個(gè)基于POSIX和Unix的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。伴隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,Linux得到了來(lái)自全世界軟件愛(ài)好者、組織、公司的支持。它除了在服務(wù)器方面保持著強(qiáng)勁的發(fā)展勢(shì)頭以外,在個(gè)人電腦、嵌入式系統(tǒng)上都有著長(zhǎng)足的進(jìn)步。使用者不僅可以直觀地獲取該操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)制,而且可以根據(jù)自身的需要來(lái)修改完善Linux,使其最大化地適應(yīng)用戶的需要。 

Linux不僅系統(tǒng)性能穩(wěn)定,而且是開(kāi)源軟件。其核心防火墻組件性能高效、配置簡(jiǎn)單,保證了系統(tǒng)的安全。在很多企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中,為了追求速度和安全,Linux不僅僅是被網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員當(dāng)作服務(wù)器使用,它還被當(dāng)作服務(wù)器,甚至當(dāng)作網(wǎng)絡(luò)防火墻,這是Linux的一大亮點(diǎn)。

Linux具有開(kāi)放源碼、沒(méi)有版權(quán)、技術(shù)社區(qū)用戶多等特點(diǎn),開(kāi)放源碼使得用戶可以自由裁剪,靈活性高,功能強(qiáng)大,成本低。尤其系統(tǒng)中內(nèi)嵌網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧,經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)呐渲镁涂蓪?shí)現(xiàn)路由器的功能。這些特點(diǎn)使得Linux成為開(kāi)發(fā)路由交換設(shè)備的理想開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

Linux有上百種不同的發(fā)行版,如基于社區(qū)開(kāi)發(fā)的debian、archlinux,和基于商業(yè)開(kāi)發(fā)的Red Hat Enterprise Linux、SUSE、oracle linux等。

Linux內(nèi)核起源之Linux之父

而這一強(qiáng)大的系統(tǒng)誕生不得不提的就是Linux之父。

他是誰(shuí)?

他就是Linus Benedict Torvalds(林納斯·本納第克特·托瓦茲),著名程序員,Linux內(nèi)核發(fā)明人。

Linux內(nèi)核發(fā)展歷史

在當(dāng)時(shí)由于UNⅨ的商業(yè)化,Andrew Tannebaum教授開(kāi)發(fā)了Minix操作系統(tǒng)以便于不受AT&T許可協(xié)議的約束,為教學(xué)科研提供一個(gè)操作系統(tǒng)。

當(dāng)時(shí)發(fā)布在Internet上,免費(fèi)給全世界的學(xué)生使用。Minix具有較多UNⅨ的特點(diǎn),但與UNⅨ不完全兼容。

1991年10月5日,Linus為了給Minix用戶設(shè)計(jì)一個(gè)比較有效的UNⅨ PC版本,自己動(dòng)手寫(xiě)了一個(gè)“類(lèi)Minix”的操作系統(tǒng)。整個(gè)故事從兩個(gè)在終端上打印AAAA...和BBBB...的進(jìn)程開(kāi)始的,當(dāng)時(shí)最初的內(nèi)核版本是0.02。Linus Torvalds將它發(fā)到了Minix新聞組,很快就得到了反應(yīng)。

Linus Torvalds在這種簡(jiǎn)單的任務(wù)切換機(jī)制上進(jìn)行擴(kuò)展,并在很多熱心支持者的幫助下開(kāi)發(fā)和推出了Linux的第一個(gè)穩(wěn)定的工作版本。

1991年11月,Linux0.10版本推出,0.11版本隨后在1991年12月推出,當(dāng)時(shí)將它發(fā)布在Internet上,免費(fèi)供人們使用。當(dāng)Linux非常接近于一種可靠的/穩(wěn)定的系統(tǒng)時(shí),Linus決定將0.13版本稱為0.95版本。

1994年3月,正式的Linux 1.0出現(xiàn)了,這差不多是一種正式的獨(dú)立宣言。截至那時(shí)為止,它的用戶基數(shù)已經(jīng)發(fā)展得很大,而且Linux的核心開(kāi)發(fā)隊(duì)伍也建立起來(lái)了。

Linux之父

Linus利用個(gè)人時(shí)間及器材創(chuàng)造出了這套當(dāng)今全球最流行的操作系統(tǒng)內(nèi)核之一。

現(xiàn)受聘于開(kāi)放源代碼開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室(OSDL:Open Source Development Labs, Inc),全力開(kāi)發(fā) Linux 內(nèi)核。

Linus 研究生時(shí)期開(kāi)始寫(xiě)操作系統(tǒng)(大約是 1991 年),那時(shí)候個(gè)人電腦(PC)雖然興起一些年了,但是還只是小部分程序員和狂熱愛(ài)好者的玩具。硬件基本上都靠自己攢,軟件也是用開(kāi)源系統(tǒng)各種魔改。所以普通人根本沒(méi)有折騰 PC 的動(dòng)力和理由。

Unix 已經(jīng)霸占了許多生產(chǎn)力場(chǎng)景,唯一的缺點(diǎn)就是貴,而且很多發(fā)行版是閉源的。個(gè)人用戶根本不要考慮。

那時(shí)候 Linus 自己攢了一套 386,但是找不到好用,廉價(jià)/免費(fèi)的操作系統(tǒng)用。當(dāng)時(shí)社區(qū)里當(dāng)然也有一票免費(fèi)且開(kāi)源的系統(tǒng),但是要不就是兼容性差,要不就是各種坑,要不就是沒(méi)軟件,總之各種各樣的問(wèn)題。而兼容性是最主要的問(wèn)題,那時(shí)候的 CPU 不像現(xiàn)在的流行架構(gòu)就那么兩種(x86、Arm),那時(shí)候叫的上名的架構(gòu)有十幾種,所以操作系統(tǒng)的兼容性是非常重要的。

Linus 開(kāi)始自學(xué)操作系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)了一本很好的教材 《操作系統(tǒng):設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》 ,然后花了一個(gè)暑假看完,開(kāi)始自己寫(xiě)操作系統(tǒng)。

《操作系統(tǒng):設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》這本書(shū)的作者是塔雷鮑姆,寫(xiě)書(shū)的時(shí)候已經(jīng)是業(yè)界大牛了,他在大學(xué)為了教學(xué)操作系統(tǒng),但苦于學(xué)生買(mǎi)不起太貴的 Unix 發(fā)行版,于是自己寫(xiě)了一個(gè)兼容 Unix 標(biāo)準(zhǔn)操作系統(tǒng)(主要是兼容 POSIX 標(biāo)準(zhǔn)),叫 Minix(名字上就很對(duì)仗,Universe - mini)。

Minix 這個(gè)系統(tǒng)就是為了教學(xué)而生的,只要買(mǎi)了這本書(shū),就免費(fèi)郵寄一份 Minix 源代碼。Minix 為了方便教學(xué),保持代碼的簡(jiǎn)潔,塔雷鮑姆拒絕向里面添加太多復(fù)雜的功能。所以 Minix 雖然實(shí)現(xiàn)得優(yōu)雅,但是社區(qū)的玩家要自己日常用,要魔改很多東西。

Minix 是微內(nèi)核的。微內(nèi)核的概念存在幾十年了,而不是 2019 年誕生的。

微內(nèi)核的結(jié)構(gòu)非常優(yōu)雅,文件系統(tǒng),內(nèi)存管理,硬件驅(qū)動(dòng)都是以進(jìn)程形式存在的,而不是內(nèi)核代碼,這意味著驅(qū)動(dòng)掛了不會(huì)帶著內(nèi)核一起掛。缺點(diǎn)就是系統(tǒng)調(diào)用開(kāi)銷(xiāo)太大,以至于慢到無(wú)法接受。所以現(xiàn)在的桌面系統(tǒng),沒(méi)有純微內(nèi)核的。

對(duì)于教學(xué)系統(tǒng)來(lái)說(shuō),微內(nèi)核不是問(wèn)題,畢竟是教學(xué),不是生產(chǎn)工具。

社區(qū)和 Linus 都很喜歡 Minix,但是都不滿足于 Minix 作者因?yàn)榻虒W(xué)目的而放棄兼容性和可擴(kuò)展性。于是 Linus 在自己運(yùn)行 Minix 的 PC 開(kāi)始了 Linux 的開(kāi)發(fā)。Linux 是宏內(nèi)核的。

Linux 本來(lái)不叫 Linux,Linus 是一個(gè)很內(nèi)向的人,不好意思取這么自戀的名字,但是合作者強(qiáng)烈建議用這個(gè)名字,所以就用了,x 代表 unix 的聯(lián)系(都兼容 POSIX)。

提一句,Unix 不是為開(kāi)源和免費(fèi)而生的,而是為商業(yè)而生的,但是 Unix 的發(fā)展催生了最好的開(kāi)源環(huán)境(比如 GNU)。

注意,這幾年的社區(qū),屬于『軍閥混戰(zhàn)』,大家都缺一款好用的免費(fèi)操作系統(tǒng),但并不只是 Linus 想到要解決這個(gè)問(wèn)題,理查德·斯托曼領(lǐng)導(dǎo)的 GNU 組織在 90 年代就一直醞釀一款免費(fèi)的操作系統(tǒng),因?yàn)樗麄兊哪康氖桥c商業(yè)的 Unix 對(duì)抗,光有一個(gè) GCC 編譯器還不夠,還需要有自己的操作系統(tǒng)。

社區(qū)里各種技術(shù)人員也對(duì) GNU 的操作系統(tǒng)非常期待,但是這玩意兒難產(chǎn)了。直到很久之后,Linux 流行起來(lái)后,依然沒(méi)做出來(lái)。

最開(kāi)始的 Linux 版本,只有幾千行代碼,現(xiàn)在基礎(chǔ)扎實(shí)的 CS 本科生,花一段時(shí)間都可以看懂,甚至有些 OS 教材就是用 Linux 最初的版本來(lái)教學(xué)的,比如哈工大李志軍的課程。

Linus 從一開(kāi)始就不斷在 minix 論壇上發(fā)布自己的進(jìn)展,搞得論壇上一堆人非常感興趣,于是許多人加入了開(kāi)發(fā),這時(shí)候 Linus 用郵件接收每個(gè)人的代碼,然后手動(dòng)合并。沒(méi)過(guò)一段時(shí)間,minix 論壇上就全是討論 Linux 的了,雖然塔雷鮑姆不是個(gè)小氣的人,但是這么搞也讓塔雷鮑姆很不爽

不久之后 Linus 和塔雷鮑姆之間爆發(fā)了一次沖突。

塔雷鮑姆在論壇上寫(xiě)了一篇文章,論證微內(nèi)核與宏內(nèi)核的優(yōu)缺點(diǎn),其實(shí)主要是攻擊宏內(nèi)核,說(shuō)宏內(nèi)核除了性能好點(diǎn),全是缺點(diǎn),說(shuō) Linux 過(guò)時(shí)了。Linus 是脾氣暴躁的人,在技術(shù)問(wèn)題上從不妥協(xié)。于是開(kāi)始嘲諷 minix。Linux 的可移植性比 minix 更好,而且免費(fèi)開(kāi)源(minix 需要買(mǎi)書(shū)后獲得)。

然后來(lái)來(lái)去去吵了很多次,具體可以看:

https://www.oreilly.com/openbook/opensources/book/appa.html

只是他們兩個(gè)當(dāng)時(shí)誰(shuí)也沒(méi)想到,這次論壇上的口水戰(zhàn)會(huì)成為幾十年后人們依然提起的操作系統(tǒng)之爭(zhēng)。

Linus 并不恨塔雷鮑姆,他說(shuō)后來(lái)有一次去了塔雷鮑姆的演講,完了之后拿著那本書(shū)想要塔雷鮑姆的簽名,但是沒(méi)有等到人。

我想 Linus 多少還是尊敬他的,畢竟是自己學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)的領(lǐng)路人。

在 Linus 和社區(qū)人員的努力下,通過(guò)擴(kuò)展 GCC 支持 Linux,Linux 也兼容了越來(lái)越多的平臺(tái)。其他各類(lèi)軟件移植到 Linux 也就變得容易了,尤其是在那個(gè)許多軟件以源代碼方式發(fā)行的時(shí)代,只要有對(duì)應(yīng)平臺(tái)的編譯器,編譯一次就算移植好了。

趕上 PC 發(fā)展的浪潮,但還不夠,畢竟蘋(píng)果微軟不是好對(duì)付的,商業(yè)操作系統(tǒng)的易用性依然很強(qiáng)。

但是 Linux 開(kāi)始被各類(lèi)企業(yè)青睞了,因?yàn)椴皇敲總€(gè)企業(yè)都有錢(qián)花高價(jià)買(mǎi)一套 Unix 來(lái)用,或者是更貴的軟件 + 硬件一體的大型機(jī)來(lái)用。Linux 讓他們看到了省錢(qián)的希望。

GNU 開(kāi)始支持 Linux,Linux 成為了 GNU 的官方操作系統(tǒng),所以現(xiàn)在叫 GNU/Linux。

可以說(shuō) Linux 和 GCC 幾乎是最偉大的兩個(gè)開(kāi)源項(xiàng)目。它們合起來(lái)就更強(qiáng)悍了。

GCC 讓軟件方便移植,Linux 軟件生態(tài)就好了,軟件生態(tài)好了用戶就多,用戶多了就讓硬件公司眼饞,各路硬件公司都為 Linux 開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)和各種擴(kuò)展,以支持自家硬件,這樣用戶就更多。這個(gè)倍增效應(yīng)是很強(qiáng)的。

Linus 在項(xiàng)目達(dá)到一定規(guī)模后就不再親自寫(xiě)代碼了,主要是合并代碼,畢竟全球那么多人提交代碼,他一個(gè)人審核合并就夠忙了,親自寫(xiě)代碼也沒(méi)時(shí)間。

直到有一天他覺(jué)得忙不過(guò)來(lái)了,審核代碼會(huì)遇到很多傻逼代碼和開(kāi)發(fā)者,于是他開(kāi)發(fā)了現(xiàn)在最流行的版本控制工具,git,字面意思就是飯桶。

不得不說(shuō),他對(duì)操作系統(tǒng)發(fā)展方向的把控是精準(zhǔn)的。

總結(jié)一下,Linux 的成功,以下幾個(gè)條件必不可少:

1.Linus 強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)能力;

2.Linus 的項(xiàng)目管理能;

3.Linus 對(duì)操作系統(tǒng)發(fā)展方向的把控;

4.一個(gè)群雄割據(jù),缺乏免費(fèi)好用的操作系統(tǒng)的時(shí)代;

5.一個(gè)不僅群雄割據(jù),缺乏免費(fèi)好用的操作系統(tǒng),而且程序語(yǔ)言,操作系統(tǒng)理論,編譯器技術(shù)發(fā)展到一定程度,個(gè)人 PC 持續(xù)發(fā)展的時(shí)代;

6.GNU 的系統(tǒng)沒(méi)做出來(lái);

7.Minix 死守著『教育』不放;

8.GNU 的支持;

9.全世界硬件廠商的支持;

10.全世界軟件廠商的支持;

11.全世界開(kāi)源開(kāi)發(fā)者的巨大貢獻(xiàn)。

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