开源操作系统的类别及其特点

我们说过，由于有大量的开源操作系统，操作系统的学习容易得多。

开源操作系统（open-source operating system）具有源码，而非只有编译过的二进制码。Linux 是最为著名的开源操作系统，而 Microsoft Windows 则是一个著名的、闭源（closed source）的系统。Apple 公司的 Mac OS X 和 iOS 操作系统采用一种混合方式。它们有开源的内核，称为 Darwin，也有闭源的专用组件。

从源码可以生成二进制码，以便在系统上运行。而反着干，即从二进制码到源码的逆向工程（reverse engineering），则很费力，并且也无法恢复一些有用信息，如注释。通过阅读源码学习操作系统还有很多好处。有了源码，学生可以修改操作系统，再编译和运行源码，观察修改结果，这是很好的学习方式。

除了从高层上描述算法以覆盖所有操作系统的主题外，本教程还有一些涉及修改操作系统源码的项目，教程中将会指出一些源码，以供深入学习。

开源操作系统具有许多好处，包括一群感兴趣的（通常无报酬的）程序员来帮助调试、分析、支持和建言等。可以说，开源代码比闭源代码更为安全，这是因为有更多眼睛来查看代码。当然，开源代码也有错误，不过开源倡导者认为，由于使用和查看代码的人多，错误会很快被发现并加以纠正。

虽然销售软件以便赚取收入的公司通常不愿开放源码，但是 RedHat 和大量其他公司却在开放源码，并且从中获利（而并未受到损失）。例如，通过提供支持或出售软件所能运行的硬件，也能增加收入。

历史

在现代计算初期（即 20 世纪 50 年代）时，大量软件都是开源的。MIT 的 Tech Model Railrod Club 的最初骇客（计算机爱好者）将程序留在抽屉里以便他人可用。“Homebrew”用户群在开会时交换代码。后来，公司的用户群，如 Digital Equipment Corporation 的 DEC，接受开源程序，汇集到磁带，再将磁带发到感兴趣的成员。

最终，计算机和软件公司试图限制软件使用，如只限于授权计算机和付费客户。仅发布二进制代码而非源代码，可让这些公司实现这一目标；对竞争对手来说，也保护了代码及其方法。

还有一个问题是关于知识产权的。操作系统和其他程序可以实施限制，只有授权计算机才可播放视频和音乐、阅读电子书等。如果实现这些限制的源码公开了，那么复制保护（copy protection）和数字版权管理（Digital Rights Management，DRM）就无效了。许多国家的法律，包括美国的千禧年数字版权法案（Digital Millennium Copyright Act, DMCA）都认定 DRM 代码的逆向工程或试图绕过复制保护是违法的。

为反对限制软件使用与再发布，Richard Stallman 于 1983 年设立了 GNU 项目，以创建一个免费的、开源的、兼容 UNIX 的操作系统。1985 年，他发表了 GNU 宣言，主张软件应是免费的和开源的。他也设立了自由软件基金会（Free Software Foundation，FSF)，以鼓励自由交流软件源码和免费使用软件。FSF 不是对软件施加版权（copyright)，而是对软件施加著佐权（copyleft），鼓励共享和改进。GNU 通用公共许可证（Gnu General Public License, GPL）为著佐权的条文，这是一个发行软件的公共许可证。从根本上说，GPL 规定：软件源代码应与二进制一起分布，软件源代码的任何修改应按同样的GPL许可来发布。

Linux

GNU/Linux 是开源操作系统的范例。GNU 项目开发了许多与 UNIX 兼容的工具，包括编译器、编辑器及其他实用程序，但从未发布内核。1991 年，一位名叫 LinusTorvalds 的芬兰大学生，利用 GNU 编译器和工具，开发并发布了一个类似 UNIX 的简单内核，并邀请大家一起开发。有了 Internet，任何有兴趣的人员都可下载源码，可修改它，可向 Torvalds 递交修改。每周更新一次，加上数千程序员的共同努力，使得这个称为 Linux 的操作系统迅速发展起来。

这样形成的 GNU/Linux 操作系统有数百个的不同发布（distribution）和定制。主流的发布有 RedHat、SUSE、Fedora、Debian、Slackware 和 Ubuntu。在功能、实用程序、应用程序、硬件支持、用户界面和用途等方面，这些发布不尽相同。

例如，RedHat Enterprise Linux 针对的是大企业的应用。PCLinuxOS 为 LiveCD，该操作系统可以从 CD-ROM 上直接引导并运行，而无需安装到系统硬盘。一种称为“PCLinuxOS Supergamer DVD”的 PCLinuxOS 为 LiveDVD，它包括图形驱动程序和游戏。玩家可以在任何兼容系统上，直接从 DVD 引导并开始游戏。游戏结束后，系统重新引导就会回到原来安装的操作系统。

在 Windows 系统上，运行 Linux 的简单而且免费的方法如下：

• 下载免费 “ VMware Player ” 工具（http://www.vmware.com/download/player/）并安装到系统。
• 从数百个 Linux 版本中选择一个，或者从 VMware 网站上直接选择一个虚拟机镜像。这些镜像已安装了操作系统和应用程序，包括各种各样的 Linux。
• 从 VMware Player 中引导虚拟机。

本教程提供了一个 Debian Linux 的虚拟机镜像。该镜像有 Linux 源码，也有软件开发工具。本教程的有些例子，以及后续章节中的具体样例，都会涉及这一 Linux 镜像。

BSD UNIX

与 Linux 相比，BSD UNIX 的历史要更长也更复杂。它开始于 1978 年，源自 AT&T 的 UNIX。加利福尼亚大学伯克利分校发布了它的源码和二进制码，但它不是开源的，这是因为受到 AT&T 版权的限制。BSD UNIX 的开发因 AT&T 诉讼而缓慢，不过最终一个完全可用的、开源的 4.4BSD-lite 于 1994 年得以发布。

正如 Linux 一样，BSD UNIX 也有许多发布，如 FreeBSD、NetBSD、OpenBSD 和 DragonflyBSD 等。为了研究 FreeBSD 源码，只要下载感兴趣版本的虚拟机镜像，并从 VMware 中引导即可，具体步骤与 Linux 相似。源码也一起发布，位于目录 /usr/src 下。内核源码在目录 /usr/src/sys 下。例如，为了查看 FreeBSD 内核有关虚拟内存实现的代码，可以阅读 /usr/src/sys/vm 中的文件。

Darwin 为 Mac OSX 的核心内核组件，是基于 BSD UNIX 的，也是开源的。该源码在http://www.opensource.apple.com上，每次 MacOS X 发布的开源组件都在该网站上。包含内核包的名称以“xnu”为开始。

Solaris

Solaris 为 Sun Microsystems 的商用的、基于 UNIX 的操作系统。最初，SUN 的 SunOS 操作系统是基于 BSD UNIX 的。1991 年，SUN 移到 AT&T 的 System V UNIX。2005 年，Sun 开源了 Solaris 的大部分代码，以作为 OpenSolaris 项目。不过，2009 年，Sun 被 Oracle 收购，这一项目的前景就不明朗了。2005 年的源码仍然还是可以通过源代码浏览器看到的，也可从http://src.opensolaris.org/source下载。

对于使用 OpenSolaris 感兴趣的多个组织，利用这个作为基础，进而扩展功能。这个项目称为 Illumos，目的是扩展基本 OpenSolaris 以增加更多功能，并应用到多个产品。Illumos 可从 http://wiki.illumos.org 得到。

用作学习的开源操作系统

自由软件运动使得众多程序员创建了数千个开源项目，包括操作系统。网站如 http://freshmeat.net/ 和 http://distrowatch.com/ 为许多这些项目提供了门户网站。

正如以上所述，开源项目让学生利用源码作为学习工具。他们可以修改程序，测试程序，帮助查错和纠错，也可研究全功能的成熟操作系统、编译器、工具、用户界面和许多其他类型的程序。以前项目（如 Multics）的源码有助于学生学习这些项目，增长知识，实现新的项目。

虽然 GNU/Linux 和 BSD UNIX 都是开源操作系统，但是它们有自己的目标、工具、版权和用途。有时，版权并不互斥，也会出现交叉，这也加快了开源操作系统项目的改进。例如，OpenSolaris 的多个组件就移植到 BSD UNIX。免费和开源的优点可能是：提髙了开源项目的数量和质量，使用这些项目的个人和公司也增加了。