1.1 Linux是什么

我们在 第零章、计算机概论 里面有提到过整个计算机系统的概念， 计算机主机是由一堆硬件所组成的，为了有效率的控制这些硬件资源，于是乎就有操作系统的产生了。 操作系统除了有效率的控制这些硬件资源的分配，并提供计算机运行所需要的功能（如网络功能）之外， 为了要提供程序设计师更容易开发软件的环境，所以操作系统也会提供一整组系统调用接口来给软件设计师开发用喔！

知道为什么要讲这些了吗？嘿嘿！没错，因为Linux就是一套操作系统！如同下图所示， Linux就是核心与系统调用接口那两层。至于应用程序算不算Linux呢？当然不算啦！这点要特别注意喔！

图1.1.1、操作系统的角色

由上图中我们可以看到其实核心与硬件的关系非常的强烈。早期的Linux是针对386来开发的， 由于Linux只是一套操作系统并不含有其他的应用程序，因此很多工程师在下载了 Linux 核心并且实际安装之后，就只能看着计算机开始运行了！接下来这些高级工程师为了自己的需求，再在Linux上面安装他们所需要的软件就是了。

Tips Torvalds先生在 1991 年写出Linux 核心的时候，其实该核心仅能“驱动386所有的硬件”而已， 所谓的“让386计算机开始运行，并且等待使用者指令输入”而已，事实上，当时能够在Linux上面跑的软件还很少呢！

由于不同的硬件他的功能函数并不相同，例如IBM的Power CPU与Intel的x86架构就是不一样！ 所以同一套操作系统是无法在不同的硬件平台上面运行的！举例来说，如果你想要让x86上面跑的那套操作系统也能够在Power CPU上运行时，就得要将该操作系统进行修改才行。如果能够参考硬件的功能函数并据以修改你的操作系统程序码， 那经过改版后的操作系统就能够在另一个硬件平台上面运行了。 这个动作我们通常就称为“软件移植”了！

例题：请问Windows操作系统能否在苹果公司的MAC计算机上面安装与运行？答：由上面的说明中，我们知道硬件是由“核心”来控制的，而每种操作系统都有他自己的核心。 在2006年以前的苹果计算机公司是请IBM公司帮忙开发硬件（所谓的Power CPU）， 而苹果计算机公司则在该硬件架构上发展自家的操作系统（就是俗称的MAC是也）。Windows则是开发在x86架构上的操作系统之一， 因此Windows是没有办法安装到MAC计算机硬件上面的。

不过，在2006年以后，苹果计算机转而请Intel设计其硬件架构，亦即其硬件架构已经转为x86系统， 因此在2006年以后的苹果计算机若使用x86架构时，其硬件则“可能”可以安装Windows操作系统了。 不过，你可能需要自己想些方式来处理该硬件的兼容性啰！

Tips Windows操作系统本来就是针对个人计算机x86架构的硬件去设计的，所以他当然只能在x86的个人计算机上面运行， 在不同的硬件平台当然就无法运行了。也就是说，每种操作系统都是在他专门的硬件机器上面运行的喔！这点得要先了解。 不过，Linux由于是Open Source的操作系统，所以他的程序码可以被修改成适合在各种机器上面运行的， 也就是说，Linux是具有“可移植性”，这可是很重要的一个功能喔！ ^_^

Linux提供了一个完整的操作系统当中最底层的硬件控制与资源管理的完整架构， 这个架构是沿袭Unix良好的传统来的，所以相当的稳定而功能强大！此外， 由于这个优良的架构可以在目前的个人计算机（x86系统）上面跑， 所以很多的软件开发者渐渐的将他们的工作心血移转到这个架构上面，所以 Linux 操作系统也有很多的应用软件啦！

虽然Linux仅是其核心与核心提供的工具，不过由于核心、核心工具与这些软件开发者提供的软件的整合， 使得Linux成为一个更完整的、功能强大的操作系统啰！约略了解Linux是何物之后，接下来，我们要谈一谈， “为什么说Linux是很稳定的操作系统呢？他是如何来的？”

早在Linux出现之前的二十年（大约在1970 年代），就有一个相当稳定而成熟的操作系统存在了！ 那就是Linux的老大哥“Unix”是也！怎么这么说呢？他们这两个家伙有什么关系呀？这里就给他说一说啰！

众所皆知的，Linux的核心是由Linus Torvalds在1991年的时候给他开发出来的， 并且丢到网络上提供大家下载，后来大家觉得这个小东西（Linux Kernel）相当的小而精巧， 所以慢慢的就有相当多的朋友投入这个小东西的研究领域里面去了！ 但是为什么这个小东西这么棒呢？又为什么大家都可以免费的下载这个东西呢？ 嗯！等鸟哥慢慢的唬xx….喔不！听我慢慢的道来！

在那个时候，写程序是件很可怜的事情，因为程序设计者，必须要将程序相关的信息在读卡纸上面打洞， 然后再将读卡纸插入读卡机来将信息读入主机中运算。光是这样就很麻烦了，如果程序有个小地方写错， 哈哈！光是重新打卡就很惨，加上主机少，使用者众多，光是等待，就耗去很多的时间了！

在那之后，由于硬件与操作系统的改良，使得后来可以使用键盘来进行信息的输入。 不过，在一间学校里面，主机毕竟可能只有一部，如果多人等待使用，那怎么办？大家还是得要等待啊！ 好在1960年代初期麻省理工学院（MIT）发展了所谓的： “相容分时系统（Compatible Time-Sharing System, CTSS）”， 它可以让大型主机通过提供数个终端机（terminal）以连线进入主机，来利用主机的资源进行运算工作。 架构有点像这样：

图1.1.2、早期主机与终端机的相关性图示

Tips 这个相容分时系统可以说是近代操作系统的始祖呢！他可以让多个使用者在某一段时间内分别使用CPU的资源， 感觉上你会觉得大家是同时使用该主机的资源！事实上，是CPU在每个使用者的工作之间进行切换， 在当时，这可是个划时代的技术喔！

如此一来，无论主机在哪里，只要在终端机前面进行输入输出的作业，就可利用主机提供的功能了。 不过，需要注意的是，此时终端机只具有输入/输出的功能，本身完全不具任何运算或者软件安装的能力。 而且，比较先进的主机大概也只能提供30个不到的终端机而已。

为了更加强化大型主机的功能，以让主机的资源可以提供更多使用者来利用，所以在1965年前后， 由贝尔实验室（Bell）、麻省理工学院（MIT）及奇异公司（GE, 或称为通用电器）共同发起了Multics的计划， Multics计划的目的是想要让大型主机可以达成提供300个以上的终端机连线使用的目标。 不过，到了1969年前后，计划进度落后，资金也短缺，所以该计划虽然继续在研究，但贝尔实验室还是退出了该计划的研究工作。 （Multics有复杂、多数的意思存在。）

Tips 最终Multics还是有成功的发展出他们的系统，完整的历史说明可以参考： http://www.multicians.org/网站内容。 Multics计划虽然后来没有受到很大的重视，但是他培养出来的人材是相当优秀的！ ^_^

Thompson因为自己的需要，希望开发一个小小的操作系统以提供自己的需求。 在开发时，有一部DEC （Digital Equipment Corporation）公司推出的PDP-7刚好没人使用， 于是他就准备针对这部主机进行操作系统核心程序的撰写。本来Thompson应该是没时间的（有家有小孩的宿命？）， 无巧不巧的是，在1969年八月份左右，刚好Thompson的妻儿去了美西探亲， 于是他有了额外的一个月的时间好好的待在家将一些构想实现出来！

经过四个星期的奋斗，他终于以组合语言（Assembler）写出了一组核心程序，同时包括一些核心工具程序， 以及一个小小的文件系统。那个系统就是Unix的原型！ 当时Thompson将Multics庞大的复杂系统简化了不少，于是同实验室的朋友都戏称这个系统为：Unics。（当时尚未有Unix的名称）

Thompson 的这个文件系统有两个重要的概念，分别是：

Tips 套一句常听到的广告词：“科技始终来自于人性”，当初Thompson会写这套Unix核心程序， 却是想要移植一套名为“太空旅游”的游戏呢！ ^_^

后来Thompson与Ritchie合作想将Unics改以高阶程序语言来撰写。当时现成的高阶程序语言有B语言。 但是由B语言所编译出来的核心性能不是很好。后来Dennis Ritchie 将B语言重新改写成C语言，再以C语言重新改写与编译Unics的核心， 最后正名与发行出Unix的正式版本！

Tips 这群高级骇客实在很厉害！因为自己的需求来开发出这么多好用的工具！ C程序语言开发成功后，甚至一直沿用至今呢！你说厉不厉害啊！这个故事也告诉我们，不要小看自己的潜能喔！ 你想作的，但是现实生活中没有的，就动手自己搞一个来玩玩吧！

由于贝尔实验室是隶属于美国电信大厂AT&T公司的， 只是AT&T当时忙于其他商业活动，对于Unix并不支持也不排斥。此外，Unix在这个时期的发展者都是贝尔实验室的工程师， 这些工程师对于程序当然相当有研究，所以，Unix在此时当然是不容易被一般人所接受的！不过对于学术界的学者来说， 这个 Unix 真是学者们进行研究的福音！因为程序码可改写并且可作为学术研究之用嘛！

需要特别强调的是，由于Unix是以较高阶的C语言写的，相对于组合语言需要与硬件有密切的配合， 高阶的C语言与硬件的相关性就没有这么大了！所以，这个改变也使得Unix很容易被移植到不同的机器上面喔！

柏克莱大学的Bill Joy在取得了Unix的核心源代码后，着手修改成适合自己机器的版本， 并且同时增加了很多工具软件与编译程序，最终将它命名为Berkeley Software Distribution （BSD）。这个BSD是Unix很重要的一个分支，Bill Joy也是Unix业者“Sun（升阳）”这家公司的创办者！ Sun公司即是以BSD发展的核心进行自己的商业Unix版本的发展的。 （后来可以安装在x86硬件架构上面FreeBSD即是BSD改版而来！）

但是，如同我们前面提到的，操作系统的核心（Kernel）必须要跟硬件配合， 以提供及控制硬件的资源进行良好的工作！而在早期每一家生产计算机硬件的公司还没有所谓的“协定”的概念， 所以每一个计算机公司出产的硬件自然就不相同啰！因此他们必须要为自己的计算机硬件开发合适的Unix系统。 例如在学术机构相当有名的Sun、Cray与HP就是这一种情况。 他们开发出来的Unix操作系统以及内含的相关软件并没有办法在其他的硬件架构下工作的！ 另外，由于没有厂商针对个人计算机设计Unix系统，因此，在早期并没有支持个人计算机的Unix操作系统的出现。

Tips 如同相容分时系统的功能一般，Unix强调的是多用户多任务的环境！ 但早期的286个人计算机架构下的CPU是没有能力达到多任务的作业，因此，并没有人对移植Unix到x86的计算机上有兴趣。

每一家公司自己出的Unix虽然在架构上面大同小异，但是却真的仅能支持自身的硬件， 所以啰，早先的Unix只能与服务器（Server）或者是大型工作站（Workstation）划上等号！ 但到了 1979 年时，AT&T推出 System V 第七版 Unix 后，这个情况就有点改善了。 这一版最重要的特色是可以支持x86架构的个人计算机系统，也就是说 System V 可以在个人计算机上面安装与运行了。

不过因为AT&T由于商业的考虑，以及在当时现实环境下的思考，于是想将Unix的版权收回去。因此， AT&T在1979年发行的第七版Unix中，特别提到了 “不可对学生提供源代码”的严格限制！ 同时，也造成Unix业界之间的紧张气氛，并且也引爆了很多的商业纠纷～

Tips 目前被称为纯种的Unix指的就是System V以及BSD这两套啰！

既然1979年的Unix第七版可以在Intel的x86架构上面进行移植， 那么是否意味着可以将Unix改写并移植到x86上面了呢？在这个想法上， 谭宁邦教授于是乎自己动手写了Minix这个Unix Like的核心程序！ 在撰写的过程中，为了避免版权纠纷，谭宁邦完全不看Unix核心源代码！ 并且强调他的Minix必须能够与Unix相容才行！谭宁邦在1984年开始撰写核心程序， 到了1986年终于完成，并于次年出版Minix相关书籍，同时与新闻群组（BBS及News）相结合～

Tips 之所以称为Minix的原因，是因为他是个Mini （微小的） 的Unix系统啰！^_^

这个Minix版本比较有趣的地方是，他并不是完全免费的，无法在网络上提供下载！ 必须要通过磁片/磁带购买才行！虽然真的很便宜～不过，毕竟因为没有在网络上流传， 所以Minix的传递速度并没有很快速！此外，购买时，随磁片还会附上Minix的源代码！ 这意味着使用者可以学习Minix的核心程序设计概念喔！ （这个特色对于Linux的启始开发阶段，可是有很大的关系喔！）

此外，Minix操作系统的开发者仅有谭宁邦教授，因为学者很忙啊 （鸟哥当了老师之后，才发现，真的忙…）！加上谭宁邦始终认为Minix主要用在教育用途上面， 所以对于Minix是点到为止！没错，Minix是很受欢迎，不过，使用者的要求/需求的声音可能就比较没有办法上升到比较高的地方了！ 这样说，你明白吧？^_^

当时的骇客圈对于软件的着眼点几乎都是在“分享”，骇客们都认为互相学习对方的程序码，这样才是产生更优秀的程序码的最佳方式！ 所以 AI 实验室的骇客们通常会将自己的程序码公布出来跟大家讨论喔！这个特色对于史托曼的影响很大！

不过，后来由于管理阶层以及骇客群们自己的生涯规划等问题，导致实验室的优秀骇客离开该实验室， 并且进入其他商业公司继续发展优秀的软件。但史托曼并不服输，仍然持续在原来的实验室开发新的程序与软件。 后来，他发现到，自己一个人并无法完成所有的工作，于是想要成立一个开放的团体来共同努力！

因为Lisp与Unix是不同的系统，所以，他原本已经撰写完毕的软件是无法在Unix上面运行的！为此， 他就开始将软件移植到Unix上面。并且，为了让软件可以在不同的平台上运行， 因此，史托曼将他发展的软件均撰写成可以移植的型态！也就是他都会将程序的源代码公布出来！

聪明的史托曼干脆反其道而行～“既然操作系统太复杂，我就先写可以在Unix上面运行的小程序，这总可以了吧？”在这个想法上， 史托曼开始参考Unix上面现有的软件，并依据这些软件的作用开发出功能相同的软件，且开发期间史托曼绝不看其他软件的源代码， 以避免吃上官司。后来一堆人知道免费的GNU软件，并且实际使用后发现与原有的专利软件也差不了太多，于是便转而使用GNU软件， 于是GNU计划逐渐打开知名度。

虽然GNU计划渐渐打开知名度，但是能见度还是不够。这时史托曼又想：不论是什么软件， 都得要进行编译成为二进制文件（binary program）后才能够执行，如果能够写出一个不错的编译器，那不就是大家都需要的软件了吗？ 因此他便开始撰写C语言的编译器，那就是现在相当有名的GNU C Compiler（gcc）！ 这个点相当的重要！这是因为C语言编译器版本众多，但都是专利软件， 如果他写的C编译器够棒，性能够佳，那么将会大大的让GNU计划出现在众人眼前！如果忘记啥是编译器， 请回到第零章去瞧瞧编译程序吧！

但开始撰写GCC时并不顺利，为此，他先转而将他原先就已经写过的Emacs编辑器写成可以在Unix上面跑的软件，并公布源代码。 Emacs是一种程序编辑器，他可以在使用者撰写程序的过程中就进行程序语法的检验，此一功能可以减少程序设计师除错的时间！ 因为Emacs太优秀了，因此，很多人便直接向他购买。

此时网际网络尚未流行，所以，史托曼便借着Emacs以磁带（tape）出售，赚了一点钱 ，进而开始全力撰写其他软件。并且成立自由软件基金会（FSF, Free Software Foundation），请更多工程师与志工撰写软件。终于还是完成了GCC，这比Emacs还更有帮助！ 此外，他还撰写了更多可以被调用的C函数库（GNU C library），以及可以被使用来操作操作系统的基本接口BASH shell！ 这些都在1990年左右完成了！

Tips 如果纯粹使用文字编辑器来编辑程序的话，那么程序语法如果写错时，只能利用编译时发生的错误讯息来修订了，这样实在很没有效率。 Emacs则是一个很棒的编辑器！注意！是编辑（editor）而非编译（compiler）！ 他可以很快的立刻显示出你写入的语法可能有错误的地方，这对于程序设计师来说， 实在是一个好到不能再好的工具了！所以才会这么的受到欢迎啊！

Tips 事实上，GNU 自己开发的核心称为 hurd， 是一个架构相当先进的核心。不过由于开发者在开发的过程中对于系统的要求太过于严谨，因此推出的时程一再延后，所以才有后来 Linux 的开发！

Tips 为什么称图形使用者接口为X呢？因为由英文单字来看，Window的W接的就是X啦！意指Window的下一版就是了！ 需注意的是，X Window并不是X Windows 喔！

GNU计划对于整个自由软件与开放源代码软件来说是占有非常重要的角色！下面我们就来谈谈这咚咚吧！

而既然程序是想要分享给大家使用的，不过，每个人所使用的计算机软硬件并不相同， 既然如此的话，那么该程序的源代码（Source code）就应该要同时释出， 这样才能方便大家修改而适用于每个人的计算机中呢！这个将源代码连同软件程序释出的举动，在 GNU 计划的范畴之内就称为自由软件（Free Software）运动！

此外，史托曼同时认为，如果你将你程序的Source code分享出来时，若该程序是很优秀的，那么将会有很多人使用， 而每个人对于该程序都可以查阅source code，无形之中，就会有一票人帮你除错啰！ 你的这支程序将会越来越壮大！越来越优秀呢！

Tips 为什么要称为GNU呢？其实GNU是GNU's Not Unix的缩写，意思是说，GNU并不是Unix啊！那么GNU又是什么呢？ 就是GNU's Not Unix嘛！…..如果你写过程序就会知道，这个GNU = GNU's Not Unix可是无穷循环啊！忙碌～

另外，什么是Open Source呢？所谓的source code是程序发展者写出的原始程序码， Open Source就是，软件在发布时，同时将作者的源代码一起公布的意思！

"Free software" is a matter of liberty, not price. To understand the concept, you should think of "free speech", not "free beer". "Free software" refers to the users' freedom to run, copy, distribute, study, change, and improve the software

大意是说，Free Software（自由软件）是一种自由的权力，并非是“价格！” 举例来说，你可以拥有自由呼吸的权力、你拥有自由发表言论的权力， 但是，这并不代表你可以到处喝“免费的啤酒！（free beer）”，也就是说， 自由软件的重点并不是指“免费”的，而是指具有“自由度, freedom”的软件， 史托曼进一步说明了自由度的意义是： 使用者可以自由的执行、复制、再发行、学习、修改与强化自由软件。

这无疑是个好消息！因为如此一来，你所拿到的软件可能原先只能在Unix上面跑， 但是经过源代码的修改之后，你将可以拿他在Linux或者是Windows上面来跑！总之， 一个软件挂上了GPL版权宣告之后，他自然就成了自由软件！这个软件就具有下面的特色：

所以说，目前自由软件工作者，他们所赖以维生的，几乎都是在“服务”这个领域呢！ 毕竟自由软件并不是每个人都会撰写，有人有需要你的自由软件时，他就会请求你的协助， 此时，你就可以通过服务来收费了！这样来说， 自由软件确实还是具有商业空间的喔！

Tips 很多人对于GPL授权一直很疑惑，对于GPL的商业行为更是无法接受！ 关于这一点，鸟哥在这里还是要再次的申明，GPL是可以从事商业行为的！ 而很多的作者也是借由这些商业行为来得以取得生活所需，更进一步去发展更优秀的自由软件！ 千万不要听到“商业”就排斥！这对于发展优良软件的朋友来说，是不礼貌的！

上面提到的大多是与使用者有关的项目，那么 GPL 对于自由软件的作者有何优点呢？大致的优点有这些：

对于程序开发者来说，GPL实在是一个非常好的授权，因为大家可以互相学习对方的程序撰写技巧， 而且自己写的程序也有人可以帮忙除错。那你会问啊，对于我们这些广大的终端用户，GPL有没有什么好处啊？有啊！当然有！ 虽然终端用户或许不会自己编译程序码或者是帮人家除错，但是终端用户使用的软件绝大部分就是GPL的软件， 全世界有一大票的工程师在帮你维护你的系统，这难道不是一件非常棒的事吗？ ^_^

Tips 就跟人类社会的科技会进步一样，授权也会进步喔！因应源代码分区与重组的问题，与其他开源软件的授权包容性，以及最重要的数码版权管理 （Digital Rights Management, DRM） 等问题，GPL 目前已经出到第三版 GPLv3。但是，目前使用最广泛的，还是 GPLv2 喔！包括 Linux 核心就还是使用 GPLv2 的说！

为了解决这个困扰，1998 年成立的“开放源代码促进会 （Open Source Initiative）”提出了开放源代码 （Open Source，亦可简称开源软件） 这一名词！ 另外，并非软件可以被读取源代码就可以被称为开源软件喔！该软件的授权必须要符合下面的基本需求，才可以算是 open source 的软件哩！

另外，Open source 这个名词只是一个指引，而实际上并不是先有 open source 才有相关的授权。早在 open source 出来之前就有些开源软件的授权存在了 （例如 GPL 啊！）！ 不过有 open source 这个名词之后，大家才更了解到开源软件授权的意义就是了。那常见的开放源代码授权有哪些呢？

Tips 如前所述，GPL 也是合乎 Open source 所定义的授权之一，只是它更着重于保护自由软件本身的学习与发展就是了！那如果你想要开发开源软件时， 到底使用哪种授权比较好呢？其实跟你对这个软件的未来走向的定义有关啦！简单的来说，如果你的软件未来你允许它用于商业活动中， 可以考虑 BSD 之类的授权，如果你的软件希望少一些商业色彩，GPLv2 大概是不二选择啰！那如果你的软件允许分支开发， 甚至可以考虑分成两种版本分别授权哩！ ^_^

虽然专利软件常常代表就是需要花钱去购买，不过有些专利软件还是可以“免费”提供福斯使用的！免费的专利软件代表的授权模式有：