2018-11-19 501 views 评论

《鸟哥的Linux私房菜》（基础篇）笔记整理（第0~3章）

在结束了C++ Primer Plus和计算机组成原理的第一遍学习之后，我又开始了新课程的学习。目前在学习鸟哥的Linux私房菜（基础篇），采用的是第三版（书本学习）和第四版（电子版）相结合的方式，所以整理的笔记会混合第三版和第四版的知识点，但是考虑版本更迭关系，整理知识会以第四版为主。

第0章计算机概论

1.计算机的五大单元：输入设备、输出设备、控制单元、算术逻辑单元、内存。

2.CPU的种类：精简指令集（RISC）和复杂指令集（CISC）。

3.CPU的外频和倍频：

（1）外频指CPU和外部组件进行数据传输/运算速度；倍频则是CPU内部用来加速工作性能的倍数。

CPU的频率=CPU外频X倍频。

4.新的CPU设计中，已经将北桥的内存控制芯片整合到CPU内，而CPU与主存储器、显示适配器沟通的总线通常被称为系统总线，是内存传输的主要通道，速度较快；南桥是输入输出总线，联系硬盘、USB、网卡等。

5.CMOS主要功能为记录主板上面的重要参数，包括系统时间、CPU电压与频率、各项设备的I/O地址与IRQ等；BIOS为写入到主板上某一块闪存或者EEPROM的程序，它可以在开机的时候执行，加载CMOS中的参数，并尝试调用存储设备中的开机程序，进一步进入操作系统当中。

6.操作系统的角色

图0.1 操作系统的角色

7.系统内核的功能：

（1）系统调用接口；

（2）程序管理；

（3）内存管理；

（4）文件系统管理；

（5）设备驱动。

8.个人计算机的主存储器主要组件为动态随机存取内存（DRAM），CPU内部的第二层缓存（Cache）则使用SRAM。

9.磁盘连接到主板的接口多为SATA和SAS，目前主流为SATA3.0。

第1章 Linux是什么

1.GNU是GNU’s Not Unix的缩写。GPL是GNU General Public License的缩写。

第3章主机规划与磁盘分区

1.在Linux中，每个设备都被当做一个文件来对待，每个设备都有设备文件名。各硬件设备在Linux中的文件名

设备	设备在Linux内的文件名
SCSI/SATA/USB硬盘	/dev/sd[a-p]
U盘	/dev/sd[a-p]
virtl/O界面	/dev/vd[a-p]（用于虚拟机）
软盘驱动器	/dev/fd[0-7]
打印机	/dev/lp[0-2]（25针打印机） /dev/usb/lp[0-15]（USB打印机）
鼠标	/dev/input/mouse[0-15]（通用） /dev/psaux（PS/2界面）
CDROM/DVDROM	/dev/scd[0-1]（通用） /dev/sr[0-1]（通用，CentOS较常见） /dev/cdrom（当前CDROM）
磁带机	IDE型：/dev/ht0 /dev/tape（当前磁带） SATA/SCSI型：/dev/st0
IDE硬盘	/dev/hd[a-d]

注意：

（1）由于现在IDE的磁盘基本都被淘汰，所以现在连IDE的文件名也被仿真成/dev/sd[a-p]了。

（2）正常机器的SATA借口的文件名都是/dev/sd[a-p]，但由于我使用的是虚拟机安装linux，所以使用的是/dev/vd[a-p]。

2.IDE的硬盘文件名顺序是按照接口顺序来的，如下：

IDE	Master	Slave
IDE1(Primary)	/dev/hda	/dev/hdb
IDE2(Secondary)	/dev/hdc	/dev/hdd

但是在SATA是按照LINUX核心侦测到磁盘的顺序来设置顺序。

3.早期磁盘第一个山区内含有重要的信息我们称为MBR（Master Boot Record）格式，但是现在硬盘越来越大，也就出现了新的GPT(GUID partition table)格式。

4.关于MBR

分区的原因：

（1）数据的安全性；

（2）数据的效能考虑。

MBR仅使用第一个512bytes区块来记录。第一个512bytes有两个数据，MBR（可以安装开机管理程序的地方，有446bytes）和分区表（记录整个硬盘分区状态，有64bytes）。

我们利用参考柱面号码来进行分区，在分区表所在的64bytes容量中，总共分为四组记录区，每组记录区记录了该区段的启始与结束的柱面号码。例如：

P1	1~100	/dev/hda1
P2	101~200	/dev/hda2
P3	201~300	/dev/hda3
P4	301~400	/dev/hda4

由于分区表仅能写入四组分区信息，这四个分区被称为主(Primary)或扩(Extended)分区。我们可以用扩展分区来将一个硬盘分为更多的分区。扩展分区的想法是：既然第一个扇区所在的分区表只能记录四条数据，那就可以利用额外的扇区来记录更多的分区信息。由扩展分区继续切出来的分区，就被称为逻辑分区(logical partition)。例如：

P1	1~100(primary)	/dev/hda1
P2	101~400(extended)	/dev/hda2
P3	无记录	/dev/hda3
P4	无记录	/dev/hda4
L1	101~160(logical)	/dev/hda5
L2	161~220(logical)	/dev/hda6
L3	221~280(logical)	/dev/hda7
L4	281~340(logical)	/dev/hda8
L5	341~400(logical)	/dev/hda9

注意：由于前四个号码都是保留给Primary或Extended用的。所以逻辑分区的设备名称号码应该从5开始。

MBR主要分区、拓展分区和逻辑分区的特性：

（1）主分区和拓展分区最多只能有4组（硬盘限制）；

（2）扩展分区最多只能有一个（操作系统限制）；

（3）逻辑分区是由扩展分区持续切割出来的分区；

（4）能够被格式化后作为数据访问的分区为主分区和逻辑分区，扩展分区无法格式化；

（5）逻辑分区的数量以操作系统而不同，在LINUX系统中SATA硬盘已经可以突破63个以上分区的限制。

5.关于GPT

GPT已经没有扩展分区和逻辑分区的概念。GPT使用34个LBA（Logical Block Address，逻辑区块地址）区块来记录分区信息。如图3.1所示。

图3.1 GPT的LBA块示意图

LBA0（MBR相容区块）：分为两个部分，第一个就是跟之前相似，储存了第一阶段的开机管理程序；后面的那部分放入一个特殊标志，表示此磁盘为GPT格式。

LBA1（GPT表头记录）：记录了分区表本身的位置和大小，同时记录了备份用的GPT分区（即最后34个LBA区块）放置的位置，同时放置了分区表的检验机制码（CRC32）。

LBA2-LBA33（实际记录分区信息的地方）：每个LBA都可以记录4个分区记录，所以默认情况下总共有4*32=128个分区记录。GPT在美国记录中分别提供了64bits来记载开始/结束的扇区号码。

6.MBR的开机流程

简单来说，整个个开机流程到操作系统之前的动作如下：

（1）BIOS：开机主动执行，会认识第一个可开机的设备；

（2）MBR：第一个可开机设备的第一个扇区内的主要启动记录区块，内含开机管理程序；

（3）引导加载程序（Boot loader）：一个可读取内核文件来执行的软件；

（4）内核文件：开始操作系统的功能。

7.UEFIBIOS搭配GPT的开机流程

传统BIOS与UEFI差别如下：

	BIOS	UEFI
使用程序语言	汇编语言	C语言
硬件资源控制	使用中断（IRQ）管理不可变的内存存取不可变的输入/输出存取	使用驱动程序和协议
处理器运行环境	16位	CPU保护模式
扩展方式	通过IRQ	直接加载驱动程序
第三方支持	较差	较好且可支持多平台
图形化能力	较差	较好
内建简化操作系统前环境	不支持	支持