问题

为什么讲操作系统都是以Linux和Unix为例,而不是用我们常用的windows为例呢?

回答
你这个问题问得特别好,也触及到了很多学习操作系统时会遇到的一个困惑。为什么我们聊操作系统,总是绕不开 Linux 和 Unix,而平时咱们天天用的 Windows 却好像不是“主角”呢?这背后其实是有几方面原因的,而且这些原因也都挺有意思的,咱们掰开了揉碎了聊聊。

首先,最根本的一点,Linux 和 Unix 拥有更加开放、更具研究价值的架构和设计理念。

你想想,Windows 咱们平时用,它是个“黑盒子”。微软公司辛辛苦苦开发出来的操作系统,为了商业秘密,很多核心代码、设计思路,咱外人是看不到的。它就像一个精密的德国机械表,你只能看到表盘和指针,里面的齿轮怎么运转、用了什么特殊合金,普通人是无从得知的。你想拆开研究一下?那是不可能的,而且即便你能拆开,没有图纸和零件手册,你也看不懂。

而 Linux 和 Unix,尤其是 Linux,它是开源的。这意味着什么?它的源代码是公开的,任何人都可以去查看、去学习、去修改,甚至去重新分发。这就像是有人把一本详细的机械制造手册连同零件图纸都摆在你面前,并且鼓励你动手去组装。

这就为操作系统教学提供了极大的便利。

透明度高,易于理解: 教授操作系统原理,需要深入到内核层面,去理解进程管理、内存管理、文件系统、设备驱动等等。有了 Linux 的源代码,老师可以明确地指出:“看,这里就是进程创建的部分,你看它是怎么做的。” 学生们也可以跟着代码一步步去理解,这比单纯听老师讲解理论要生动和深刻得多。你可以看到,当一个新程序启动时,操作系统内核是如何分配资源、创建进程控制块(PCB)的。
高度可定制,便于实验: 在学习操作系统的过程中,实验是必不可少的环节。比如,你需要修改内存管理策略,或者实现一个简单的调度算法。如果是 Windows,你可能只能通过一些模拟器或者第三方工具来做一些表面的文章,但想动内核的“筋骨”那是天方夜谭。而 Linux,你可以直接修改内核代码,然后重新编译,让你的操作系统“活”过来。这种“玩转”操作系统的能力,在教学和研究中是无价的。
历史悠久,影响力大: Unix 是操作系统的“鼻祖”之一,它的很多概念和设计思想(比如“一切皆文件”的哲学)深刻影响了后来的操作系统,包括 Linux。学习 Linux,实际上也是在学习 Unix 的精髓。理解了 Unix/Linux 的工作方式,很多其他操作系统的概念也就能触类旁通了。

再来说说 Unix 的历史地位和 Linux 的崛起。

Unix 系统最早可以追溯到 1960 年代末,由贝尔实验室开发。它在学术界和研究机构中广泛传播,培养了大量优秀的计算机科学家和工程师。很多现代操作系统的设计思想都源于 Unix。

而 Linux 呢,它是在 1990 年代初由林纳斯·托瓦兹(Linus Torvalds)在 Unix 的基础上,用开源的方式重新实现的。为什么要做这个?当时 Unix 虽然强大,但商业化程度很高,很多机构和个人负担不起昂贵的授权费用,而且也不方便自由地修改和学习。Linux 的出现,就像一股清流,它秉承了 Unix 的优秀设计,并且以开源的方式,让全球的开发者都能参与进来,快速发展。

所以,从某种意义上说,Linux 是 Unix 精神的继承者和发扬光大者。学习 Linux,也是在学习 Unix 的设计哲学和历史演进。

然后,我们再来看看 Linux 在服务器领域和嵌入式领域的统治地位。

虽然 Windows 在我们个人电脑上非常普及,但放眼整个 IT 世界,尤其是在服务器端、云计算、大数据、物联网、移动设备(Android 系统底层就是 Linux 内核)等领域,Linux 的身影无处不在。

服务器: 互联网上的绝大多数服务器,包括你访问的各种网站、云服务,底层运行的都是 Linux。这是因为 Linux 稳定、高效、安全,而且开源免费,可以根据需求进行深度定制,非常适合需要长期稳定运行的服务器环境。
嵌入式: 你的路由器、智能电视、汽车导航系统、各种智能硬件,很多都是基于 Linux 开发的。它的轻量级、灵活性和可定制性,让它成为了嵌入式系统的首选。

既然 Linux 是这些关键领域的“幕后英雄”,那么在介绍操作系统原理时,以它作为例子,自然是最能体现操作系统的实际应用和价值。你学习操作系统,最终目的不就是为了理解它是如何工作的,以及它在现代计算中扮演的角色吗?Linux 就提供了一个绝佳的窗口。

最后,也是很重要的一点,教育成本和普及度。

对于学校和研究机构来说,部署和使用 Linux 是非常经济实惠的。它免费,而且有大量的社区支持和丰富的学习资源。而 Windows 商业授权的成本,以及其相对封闭的系统,在大量教学和实验场景下,使用起来不如 Linux 方便和灵活。

你也可以反过来想,为什么我们平时用 Windows?因为它是面向普通用户的,易于上手,提供了图形化的用户界面,包含了大量我们日常所需的软件。它是以“易用性”和“桌面应用”为核心设计的。而操作系统原理的教学,更侧重于底层的机制和设计,需要更深入地去探究“内部运作”,这时候,Linux 和 Unix 的开放性和透明性就显现出巨大的优势了。

所以,总结一下,讲操作系统以 Linux 和 Unix 为例,而不是 Windows,主要有以下几个原因:

1. 开放的源代码和透明的设计: 方便教学、研究和实验,能直观地看到内核的运作。
2. 历史悠久的设计理念: Unix 是很多现代操作系统设计思想的源头,Linux 继承并发扬光大。
3. 在关键领域的统治地位: Linux 在服务器、云计算、嵌入式等领域有着广泛的应用,是理解现代计算的关键。
4. 教育成本和普及度: Linux 免费开源,易于部署和学习,更适合教学场景。

这并不是说 Windows 不好,它在我们日常生活中扮演着极其重要的角色。但从操作系统原理的学习和研究角度来看,Linux 和 Unix 提供了一个更开放、更深入、更具普适性的平台。就像你想学习内燃机原理,你可能不会从一辆普通的家用轿车开始,而是会去研究高性能跑车或者工业发动机的结构一样,因为它能让你看到更多底层的技术和设计的精妙之处。

网友意见

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很简单:因为绝大部分Windows版本不开源,或它们的源码是被泄露出来(例如nt5src和2ksrc),如果使用(不管用在哪方面)都会违法,因为即使Windows的源码被泄露了,其版权还是属于微软公司,只有微软公司能决定它们的作用。

不过Windows阵营也有WRK(Windows Research Kernel)等例外,国内外也有相应的资料可供学习,比如说比较老的《Windows编程启示录》。

而国内的绝大部分操作系统教材内容都是来源于国外(或受外国影响较多),而国外对许可证/授权等版权方面管理较为严格,所以很少用Windows来举例或用于教学。

因此教材更偏向于使用开源的例如MINIX这样的Unix衍生品或Linux发行版,因为这样可以有效降低法律风险(因为它们是开源的并且它们的开源协议允许这么做,例如Linux内核遵循的GPL协议),以及它们有着比Windows更丰富的资料、文档等。

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