Linux 系统编程概述
Linux 系统编程主要介绍 Linux 系统基础、Shell 编程、系统程序设计等内容，其以操作系统、计算机网络、数据结构算法和 C 语言为基础，最终向在生产环境中实现高效、稳定的系统程序的目标迈进。
Linux 系统介绍
Linux 是一种自由、开源的类 Unix 操作系统。Unix 系统最早由 AT&T 公司开发，后来被多家公司进行了改进和扩展，形成了多种不同的 Unix 系统。这一类 Unix 系统并不都是开源的（甚至绝大部分都是闭源的），因此对于 Unix 系统的学习和使用受到了很大的限制。1991 年，Linus Torvalds 出于个人兴趣开始编写一个类 Unix 的操作系统，并于当年写出了第一个版本的内核。从此，Linux 逐渐发展成为一个庞大的开源社区，吸引了全球的程序员参与其中，最终形成了今天的 Linux 系统。
一般的 Linux 系统实际上是指 GNU/Linux 系统，即 Linux 内核与 GNU 工具集合的组合。Linux 内核是 Linux 系统的核心，负责管理硬件资源、提供系统调用接口等。GNU 工具集合则提供了一系列的工具，如 bash、gcc、gdb 等，用于完成系统管理、软件开发等任务。另外，Linux 系统具体上还有很多不同的发行版，如 Ubuntu、CentOS、Debian 等，这些发行版在 Linux 内核和 GNU 工具集合的基础上进行了进一步的封装和定制，以适应不同的用户需求。
Linux 与其他操作系统相比最大的特点即是开源、自由。它在 GPL 协议（GNU General Public Licence）下发布，任何人都可以查看、修改、复制、发布源代码，这使得 Linux 系统具有很高的灵活性和可定制性。
关于开源软件协议
开源软件协议是保护开源软件的法律基础，它规定了开源软件的使用、修改、复制、发布等行为。常见的开源软件协议有 GPL、BSD、MIT 等，这些协议在保护开源软件的基础上，又有着不同的约束和限制。
| 协议 | 衍生作品需开源？ | 允许闭源商用？ | 专利条款 | 典型项目 |
|---|---|---|---|---|
| MIT | ❌ | ✔️ | ❌ | React, Ruby on Rails |
| GPL | ✔️ | ❌ | GPLv3 有 | Linux, GIMP |
| Apache 2.0 | ❌（修改需标注） | ✔️ | ✔️ | Android, Kafka |
| BSD 3-Clause | ❌ | ✔️ | ❌ | FreeBSD |
| LGPL | 仅修改部分需开源 | ✔️（动态链接） | ❌ | GTK |
在项目中添加 LICENSE 文件并明确标注版权声明。若不确定，可参考 Choose a License 或咨询法律专家。
安装 Linux 系统
目前安装 Linux 系统一般较为简单，有较为丰富的图形化界面和向导，用户只需按照提示进行操作即可。这里着重介绍磁盘分区相关知识。
磁盘分区一般分为两种方式：MBR 和 GPT。MBR 是传统的磁盘分区方式，最多支持 4 个主分区（主分区指可以引导启动的分区），每个主分区最多支持 2TB 的容量。由于磁盘的发展，GPT 逐渐取代了 MBR，支持最多 128 个分区，每个分区最多支持 18EB 的容量。在安装 Linux 系统时，一般推荐使用 GPT 分区方式。
分区的目的是为了将磁盘划分为不同的区域，以便于存储不同类型的数据，提高数据的安全性和可靠性。不同分区还可以使用不同的文件系统，以适应不同的需求。Windows 的文件系统一般为 NTFS、FAT32 等，Linux 的文件系统一般为 ext2/3/4、xfs 等，macOS 的文件系统一般为 HFS+、APFS 等。移动设备一般使用 exFAT 文件系统。
可以在安装的过程中将 Linux 的文件夹映射到不同的分区。常见的 Linux 分区模式为：
/：根分区，存放系统文件，一般为 20GB 左右。/boot：启动分区，存放系统引导的相关配置文件，一般为 20MB 左右。/home：用户分区，存放用户数据，一般为剩余空间。/swap：交换分区，用于系统内存不足时的数据交换，一般为内存的 2 倍。/var：变量分区，存放系统日志、缓存等，一般为 10GB 左右。
Linux 启动流程
Linux 系统的启动流程主要分为以下几个步骤：上电、BIOS、bootloader、内核、init 等。
Linux 系统的启动流程
- 上电：主要通过按钮连接的信号线向主板发送启动信号，主板接收到信号后开始启动。
- BIOS/UEFI：BIOS/UEFI 进行硬件检测和初始化（POST），然后根据配置的启动顺序（如硬盘、USB、光盘等）寻找可启动的设备。一旦找到可启动设备，BIOS/UEFI 将加载该设备的引导扇区（包括
bootloader）到内存中。 - bootloader：
bootloader是一个小程序，主要负责加载内核到内存中。常见的bootloader有GRUB、LILO，其中LILO一般用于较老的系统。它可以从/boot分区中读取相应的内核配置（根文件系统的位置、启动模式）等。此外，如果系统中有多个操作系统，bootloader可以提供菜单让用户选择启动哪个系统。 - 内核：内核是操作系统的核心，负责管理系统的硬件资源和进程。内核被加载后，开始初始化 CPU、内存、存储设备、网络设备等硬件，并挂载根文件系统（通常是 /）。最后，内核启动第一个用户空间进程
init（或systemd）。 init：init是 Linux 系统的第一个用户空间进程，负责启动和管理系统的其他进程。例如，它负责根据配置文件启动系统服务，如网络服务、日志服务、用户登录服务等，最终，启动登录管理器，允许用户登录系统。