Linux操作系统教案

Linux操作系统教案

李伟

2009-2

目 录

目 录................................................................................................................................................................ - 2 -

第一章 Linux初步认识及安装 ............................................................................................................... - 3 -

第三章 Linux的内核 .................................................................................................................................. - 7 -

第四章 Linux图形操作界面 .................................................................................................................. - 12 -

第五章 Linux文件系统 ........................................................................................................................... - 17 -

第六章 管理Linux操作系统 ................................................................................................................. - 20 -

第七章 常用Linux命令 .......................................................................................................................... - 22 -

第八章 shell编程基础............................................................................................................................. - 23 -

第一章 Linux初步认识及安装

[教学目的]：

通过学习使学生了解Linux的历史、演变过程；现在市面流行的发行版本；理解Linux的文件系统；Linux的安装步骤。

[教学重点]：

理解Linux的文件系统。

Linux的安装。

[授课特点]：

课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。

[具体内容]：

一、介绍本门课程的主要内容（10分钟）

目的：

让学生了解学习本门课程的目的，本门课程所要学习的重点、难点，如何学好本门课程。提出本门课程的要求。

二、Linux操作系统的历史（15分钟）

目的：

让学生了解Linux的历史、创始人、以及相关文化。

内容：

Linux的成功要归功于为它引路的系统和应用程序——UNIX和GNU软件。

1．什么是UNIX

UNIX操作系统最初是由贝尔实验室（Bell Laboratory）开发的，当时的贝尔实验室是电信业巨头——AT&T（美国电报电话公司）旗下的一员。UNIX是在20世纪70年代为DEC（数字设备公司）的PDP系列计算机设计的，现在已成为一种非常流行的多用户、多任务操作系统。UNIX操作系统可以运行在大量不同种类的硬件平台上，其适用范围从PC工作站一直到多处理器服务器和超级计算机。

UNIX简史，严格来说，UNIX是由Open Group（开放组织）管理的一个商标，它指的是一种遵循特定规范的计算机操作系统。这个规范也称为单一UNIX规范（The Single UNIX Specification），定义了所有必需的UNIX操作系统函数的名称、接口和行为。这个规范在很大程度上是早期由IEEE（电气和电子工程师协会）开发的一系列规范（P1003或POSIX规范）的超集。

2．什么是Linux

可能你已经知道，Linux是一个类UNIX内核的可以自由发布的实现版本，是一个操作系统的底层核心。因为Linux以UNIX为其灵感来源，所以Linux程序和

UNIX程序是非常相似的。事实上，几乎所有为UNIX编写的程序都可以在Linux上编译运行。而且，一些专用于UNIX商用版本的商用应用软件也可以不加改变地以二进制形式运行在Linux系统上。

Linux是由赫尔辛基（Helsinki）大学的Linus Torvalds开发的，期间得到了因特网上广大UNIX程序员的帮助。它最初只是受Andy Tanenbaum教授的Minix（一个小型类UNIX系统）启发而开发的个人爱好的程序，但后来它逐步发展成为一个拥有自己版权的完整系统。其目的是，保证Linux除包含自由发布的代码外，不会集成任何私有代码。

3．Linux的特点

 完全免费

 高效稳定

 支持多种硬件平台

 友好的用户界面

 强大的网络功能

 支持多任务、多用户

4．Linux的内核版本和发行版本

内核版本

内核是系统的心脏，是运行程序和管理像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序，它提供了一个在裸设备与应用程序间的抽象层。

Linux内核的版本号命名的规则，版本号格式通常为“主版本号.次版本号.修正号”。主版本号和次版本号标志着重要的功能变动，修正号表示较小的功能变更。次版本号有特定的意义：如果次版本号是偶数，表示该内核是一个可放心使用的稳定版；如果次版本号是奇数，则表示该内核加入了某些测试版的内核。Linux内核官方网站/下载最新的内核代码。

发行版本

仅有内核而没有应用软件的操作系统是无法使用的，所以许多公司或社团将内核、源代码及相关的应用程序组织构成一个完整的操作系统，让一般的用户可以简便地安装和使用Linux，这就是所谓的发行版本（distribution）。

1） Red Hat Linux

/

2） Slackware Linux

/

3） Mandriva Linux

/

4） Debian Linux

/

5） SuSE Linux

/linux/suse/

6） 红旗Linux

7） ubuntu Linux

/

三、Red Hat Fedora Core 6 Linux简介（20分钟）

目的：

让学生了解Fedora Core Linux的特点

内容：

1． Fedora Core Linux的特点

2． 安装前的准备工作

1） 硬件要求

2） 系统硬件设备的型号

3） 与其他操作系统并存的问题

4） 硬盘分区和文件系统

什么是文件系统(Filesystem)

定义一：文件系统是包括在一个磁盘（包括光盘、软盘、闪盘及其它存储设备）或分区的目录结构；一个可应用的磁盘设备可以包含一个或多个文件系统；如果您想进入一个文件系统，首先您要做的是挂载（mount）文件系统；为了挂载（mount）文件系统，您必须指定一个挂载点；一旦文件系统被挂载，可以通过访问挂载点目录或子目录来访问指定的文件系统。

定义二：文件系统是在一个磁盘（包括光盘、软盘、闪盘及其它存储设备）或分区组织文件的方法，如NTFS或FAT；

定义三：文件系统是文件的数据结构或组织方法。在Unix中，文件系统涉及两个非常独特的事情，目录树或在磁盘或分区上文件的排列；

定义四：文件系统是基于操作系统的，建立在磁盘媒质上的可见体系结构，例如这种结构对于一个Unix用户来说可以用ls 或其它工具可以看到；

定义五：文件系统是基于被划分的存储设备上的逻辑上单位上的一种定义文件的命名、存储、组织及取出的方法；

定义六：在计算机业，一个文件系统是有组织存储文件或数据的方法，目的是易于查询和存取。文件系统是基于一个存储设备，比如硬盘或光盘，并且包含文件文件物理位置的维护；也可以说文件系统也是虚拟数据或网络数据存储的方法，比如NFS；

理解文件系统的关键词：

①存储介质：

硬盘、光盘、软盘、Flash盘、磁带、网络存储设备等；

②磁盘的分割：

这是针对大容量的存储设备来说的，主要是指硬盘；对于大硬盘，我们要合理规划分区，所以要谈到硬盘的分割。硬盘的分割，Linux有fdisk、cfdisk和parted等，常用的还是fdisk 工具，Windows和dos常用的也有fdisk ，但和Linux中的使用方法不一样。硬盘的分割工具还有第三方程序，比如PQ；

③文件系统的创建

这个过程是存储设备建立文件系统的过程，一般也被称为格式化或初始化，通过一些初始化工具来进行。一般的情况下每个类型的操作系统都有这方面的工具，也有多功能的第三方工具，比如PQ。我的建议是如果您不太懂操作系统自带的工具，可以用第三方工具来切割硬盘，

把硬盘分割成若干分区，然后再用操作系统自带的工作来初始化分区，也就是格式化分区。在Linux中有 mkfs系列工具；

④挂载（mount）：

文件系统只有挂载才能使用，Unix类的操作系统如此，Windows也是一样；在Windows更直观一些，具体内部机制我们不太了解。但Unix类的操作系统是通过mount进行的，挂载文件系统时要有挂载点，比如我们在安装Linux的过程中，有时会提示我们分区，然后建立文件系统，接着是问你的挂载点是什么 ，我们大多选择的是/ 。我们在Linux系统的使用过程中，也会挂载其它的硬盘分区，也要选中挂载点，挂载点通常是一个空置的目录，最好是我们自建的空置目录；

⑤文件系统可视的几何结构

文件系统的是用来组织和排列文件存取的，所以她是可见的，在Linux中，我们可以通过ls等工具来查看其结构，在Linux系统中，我们见到的都是树形结构；比如操作系统安装在一个文件系统中，他表现为由/ 起始的树形结构；使用tree命令查看。

文件系统的类型：

文件系统类型有很多，您可以在 《Linux 文件系统（filesystem）资源索引》 中查看；但我们在Linux中常用的文件系统主要有ext3、ext2及reiserfs ；

⑴

ext2 文件系统；

ext2文件系统应该说是Linux正宗的文件系统，早期的Linux都是用ext2，但随着技术的发展，大多Linux的发行版本目前并不用这个文件系统了；比如Redhat和Fedora 大多都建议用ext3 ，ext3文件系统是由ext2发展而来的。对于Linux新手，我们还是建议您不要用ext2文件系统；ext2支持undelete（反删除），如果您误删除文件，有时是可以恢复的，但操作上比较麻烦； ext2支持大文件；

⑵

ext3 文件系统：是由ext2文件系统发展而来；

ext3 is a Journalizing file system for Linux（ext3是一个用于Linux的日志文件系统），ext3支持大文件；但不支持反删除（undelete）操作；

Redhat和Fedora都力挺ext3；至于ext3文件系统的更多特性，请访问 《Linux 文件系统（filesystem）资源索引》 ；

⑷

reiserfs 文件系统；

reiserfs 文件系统是一款优秀的文件系统，支持大文件，支持反删除（undelete）；在我的测试ext2、reiserfs 反删除文件功能的过程中，我发现reiserfs文件系统表现的最为优秀，几乎能恢复 90%以上的数据，有时能恢复到100%；操作反删除比较容易；reiserfs 支持大文件；

四、练习安装Red Hat Fedora 6（40分钟）

目的：

让学生通过自己动手练习安装Linux操作系统，并配合老师的指导安装。使学生熟练掌握Linux的安装过程。

内容：

在VMware虚拟机下练习安装Fedora 6操作系统。

五、总结及作业（5分钟）

第三章 Linux的内核

[教学目的]：

主要学习关于LINUX系统内核的数据结构，算法，进程通信等方面的基础知识。在了解Linux的系统内核后，学生会对Linux操作系统有一个更深入的理解。

[教学重点]：

了解内核的算法、了解进程、内核的升级方法。

[授课特点]：

课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。

[具体内容]：

一、 复习上节课主要内容（10分钟）

二、 Linux系统内核简述（15分钟）

1．

2． 什么是内核

Linux内核的版本

定义——见教材P45页。

微内核系统——教材P46页。

Linux系统使用单一内核结构。

内核的内容——教材P46页。

3． 内核的基本概念

1.进程和任务

2.进程和线程

3.多处理器系统

三、 重要的数据结构(20分钟)

1. 内核结构

操作系统的结构：由硬件、操作系统内核、操作系统服务和用户应用程序。

2. Linux内核组成

1） 进程调度(SCHED)

2） 内存管理(MM)

3） 虚拟文件系统(Virtual File System,VFS)

4） 网络接口(NET)

5） 进程间通讯(IPC)

6） 各个子系统之间的依赖关系

7） 系统数据结构

8） Linux的具体结构

9） Linux内核源代码

10） Linux内核源代码的结构

11） 阅读源代码

3. 动态内存管理

四、 算法简介（15分钟）

算法的特征：

➢ 有穷性

➢ 确切性

➢ 输入

➢ 输出

➢ 可行性

五、 操作系统的进程(10分钟)

1． 进程以及进程间通信机制

2． Linux进程

3． Linux线程

4． 会话和进程组

5． 进程调度

6． 进程的创建

7． 管道

六、 升级内核（15分钟）

1． 升级内核的必要性

Linux内核承担着Linux操作系统最为内核的任务，是其他程序和硬件运行过程中的仲裁者。

内核管理所有进程的内存，内核还提供程序和硬件之间的接口等功能。

更新的内核会支持更多的硬件，具备更好的进程管理能力，运行速度更快且更稳定，并会修复老版本中发现的许多漏洞。

2． 内核的配置与编译

1． make mrproper 该命令确保源代码目录下没有不正确的.o文件以及文件的互相依赖。

2．

make config(基于文本的最为传统的配置界面)

make menuconfig(基于文本选单的配置界面)

make xconfig(基于图形窗口模式的配置界面)

make oldconfig(如果只想在原来内核配置的基础上修改一些小地方)

选择相应配置时的选择：

Y将该功能编译进内核

N不将该功能编译进内核

M将该功能编译成可以在需要时动态插入到内核中的模块

3． 对内核源代码文件的依赖性和完整性进行检验，并进行编译，需保证gcc版本在gcc-2.7.2以上。

#make dep(确保关键文件在正确的位置)

#make clean(确保所有有关文件都处于最新版本状态)

#make zImage(编译压缩形式的内核)

#make module(编译选择的模块)

#make module-install(将编译后的模块转移到系统标准位置)

七、 总结和作业(5分钟)

作业——P69页第三题简答题1，2，3，4。

第四章 Linux图形操作界面

[教学目的]：

让学生了解X Window的性质，掌握X Window系统的基本组成部分，掌握硬件的添加方法，熟练操作GNOME图形桌面，学习添加KDE桌面，学习添加KDE桌面的方法，熟练操作KDE桌面。

[教学重点]：

掌握X Window系统的基本组成部分，掌握硬件的添加方法

[授课特点]：

课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。

[具体内容]：

一、 复习上节课主要内容（10分钟）

二、 X Window简介（15分钟）

X Window是一个可移植的图形用户接口(GUI)软件设计标准，它不属于

操作系统，只是一个应用程序。

1)X系统的产生

2)X系统的特点

3)X Window与Microsoft Windows

三、 X Window系统

1．X Window的基本组成

 服务器

 客户机

 通信通道

 客户机和服务器通信分类

2．文件管理

 X-Files文件管理器

3．窗口管理

四、 重要的数据结构(20分钟)

五、 算法简介（15分钟）

算法的特征：

➢ 有穷性

➢ 确切性

➢ 输入

➢ 输出

➢ 可行性

六、 操作系统的进程(10分钟)

8． 进程以及进程间通信机制

9． Linux进程

10．

11．

12．

13．

14．

Linux线程

会话和进程组

进程调度

进程的创建

管道

七、 升级内核（15分钟）

3． 升级内核的必要性

Linux内核承担着Linux操作系统最为内核的任务，是其他程序和硬件运行过程中的仲裁者。

内核管理所有进程的内存，内核还提供程序和硬件之间的接口等功能。

更新的内核会支持更多的硬件，具备更好的进程管理能力，运行速度更快且更稳定，并会修复老版本中发现的许多漏洞。

4． 内核的配置与编译

4． make mrproper 该命令确保源代码目录下没有不正确的.o文件以及文件的互相依赖。

5．

make config(基于文本的最为传统的配置界面)

make menuconfig(基于文本选单的配置界面)

make xconfig(基于图形窗口模式的配置界面)

make oldconfig(如果只想在原来内核配置的基础上修改一些小地方)

选择相应配置时的选择：

Y将该功能编译进内核

N不将该功能编译进内核

M将该功能编译成可以在需要时动态插入到内核中的模块

6． 对内核源代码文件的依赖性和完整性进行检验，并进行编译，需保证gcc版本在gcc-2.7.2以上。

#make dep(确保关键文件在正确的位置)

#make clean(确保所有有关文件都处于最新版本状态)

#make zImage(编译压缩形式的内核)

#make module(编译选择的模块)

#make module-install(将编译后的模块转移到系统标准位置)

八、 总结和作业(5分钟)

作业——P69页第三题简答题1，2，3，4。

第五章 Linux文件系统

[教学目的]：

让学生掌握Linux文件系统得结构和组成，掌握Linux文件的类型、权限和修改方法。理解交换分区和交换文件。

[教学重点]：

掌握Linux文件系统得结构和组成，掌握Linux文件的类型、权限和修改方法。理解交换分区和交换文件。

[授课特点]：

课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。

[具体内容]：

一、 复习上节课主要内容（10分钟）

二、 文件系统工作原理（15分钟）

1. 块分配(block allocation)

当文件变大的时候每一次都要为这个文件分配磁盘空间，而扩展分配则是当某个文件的磁盘空间不够的时候，一次性为它分配一连串连续的块。

2. 扩展分配(extent allocation)

扩展分配方式一次性为文件分配很多连续的块。

三、 文件系统和目录结构

文件系统(file system)表示存储在计算机上的文件和目录的数据结构。文件系统也可以用于存储文件的分区或磁盘。文件系统可以有不同的格式，叫做文件系统类型(file

system types)。

1. 文件系统简介

2. ext2文件系统

3. ext3文件系统

4. ReiserFS文件系统

5. 文件系统的转换

6. 安装和卸载文件系统

7. 日志文件简介

四、 Linux的文件系统(20分钟)

1． 文件名和类型简介

2． 文件权限简介

五、 交换文件和交换分区（15分钟）

1． 交换文件和交换分区

1） 交换的意义

2） 交换文件与交换分区的优点

2． 添加交换分区

3． 添加交换文件

4． 删除交换空间/文件

1） 删除交换分区

2） 删除交换文件

3） 关闭交换

六、 总结和作业(5分钟)

1． 教材P146页问答题1-5题。

第六章 管理Linux操作系统

[教学目的]：

让学生掌握系统信息的查看，包括系统进程、内存和磁盘以及硬件信息的获取等。掌握Linux系统的备份和恢复操作。

[教学重点]：

掌握Linux使用Shell命令设置用户属性，使用图形桌面工具设置用户属性。掌握查看系统信息的命令，掌握RPM常用命令。熟练使用系统备份和恢复命令。

[授课特点]：

课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。

[具体内容]：

一、 复习上节课主要内容（10分钟）

二、 用户管理（15分钟）

1. Linux操作系统

1） Linux的单用户多任务

2） Linux的多用户、多任务

3） 用户的角色区分

4） 多用户操作系统得安全

2. 用户User

1)/etc/passwd和UID

2）认识/etc/shadow

3. 用户组Group

4. /etc/gshadow

5. 管理用户

6. 添加用户或用户组

7. 修改用户或用户组

8. 在GNOME桌面环境设置用户

9. 控制系统超级权限

三、 系统信息

1. 系统进程

2. 查看内存和磁盘用量

3. 查看硬件信息

四、 软件包管理器(20分钟)

1． 软件包管理器

2． RPM简介

3． RPM命令简介

五、 总结和作业(5分钟)

教材P189页问答题1-4题。

第七章 常用Linux命令

[教学目的]：

让学生了解Linux的文件命令可以完成各种复杂的工作。掌握基本的命令。

[教学重点]：

掌握基本的命令。

[授课特点]：

课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。

[具体内容]：

一、 复习上节课主要内容（10分钟）

二、 Linux命令基础（15分钟）

1． 文件名与路径

2． Linux命令格式

3． 系统帮助

4． 进入与退出Linxu系统

三、 常用Linux命令

1． Linux与DOS命令

2． 目录操作命令

3． 文件操作命令

4． 文件备份和压缩命令

5． 关机和系统管理命令

6． 用户管理命令

7． 文件阅读的命令

8． 打印文件命令

9． 磁盘管理命令

10． 其他命令

11． Linux命令使用技巧

四、 总结和作业(5分钟)

教材P226页问答题1-5题。

第八章 shell编程基础

[教学目的]：

让学生了解shell这个命令解释器，用它来启动、停止、编写程序。掌握shell是操作系统最外面的一层，负责管理用户与操作系统之间的交互。

[教学重点]：

理解shell的概念，了解为什么使用shell，学会基本shell命令操作，掌握shell脚本的创建，掌握shell程序的语法结构，学会使用shell的基本语法，了解shell函数，掌握后台运行进程，掌握控制进程的命令。

[授课特点]：

课件演示、理论讲解、课上操作、课堂指导学生。

[具体内容]：

一、 复习上节课主要内容（10分钟）

二、 shell简介（15分钟）

1．

shell的背景

2．

shell的功能

三、 shell基本语法

1. shell定义的环境变量

2. 用户定义的变量

3. 内部变量

4. 参数置换的变量

5. 位置参数

四、 shell程序基础

1．变量表达式

2．shell中的符号

3．bash介绍

五、 循环语句

语句

语句

语句

语句

语句

六、 条件语句

1. if语句

2. case语句

七、 其他语句简介

1. break与contiune

2. exit语句

八、 函数

1． 定义和使用函数

2． 向函数传递参数

3． 从调用函数中返回

九、 进程

1． 进程管理及作业控制

2． 启动进程

3． 查看进程

4． 进程调度

5． 调整优先级

6． 信号机制

十、 总结和作业(5分钟)

教材P273页问答题1-6题。