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第一次培训的部分讲稿，后半部分并未给出。

什么是 Linux

操作系统（OS）位于计算机体系结构/硬件之上，位于应用软件/用户程序之下；它为上层应用提供统一的抽象与服务，同时管理下层硬件资源。

最早是美国贝尔实验室开发了 UNIX 操作系统，最初用于研究和教学，但随着其商业价值的凸显，贝尔实验室逐步将其闭源化，引起许多用户的不满。

之后是理查德·斯托曼在麻省理工学院发起了 GNU 计划，GNU 是一种类似 UNIX 的 OS，其目标是创建一个自由的操作系统，因此不会包含任何 UNIX 的代码。它的全称是(GNU is Not UNIX).。之后在这个计划中诞生了“GNU 通用公共许可证”，这份许可证把使用该许可的软件的所有权利授予任何使用它的人。

准确意义上的 Linux 代指 linux 内核，它由当时正在大学进修的 Linus Torvalds(林纳斯·托瓦兹)所编写而来，初衷是创建一个不受 MINIX 限制的操作系统内核。MINIX 是一个仅可用于教育但不允许商业用途的类 Unix 的操作系统内核。

回到刚刚的 GNU 计划，虽然其产生出了许多自由开源的组件和软件，但其核心的 GNU 操作系统却至今没有开发完成(初识 Linux - Linux 101)。但是开发者们确实已经做了的是将各种组件添加到了 linux 内核之上，这才构建成了一个完整的 Linux 操作系统。

我们可以说 Linux 操作系统从来都不是指哪一种操作系统。取而代之地，为了指代某一个基于 Linux 内核构造出来的操作系统，我们通常都将其称之为“Linux 发行版”。

Debian 分支：是最早的发行版之一。其拥有庞大的用户群体和社区，您可以在社区网站上找到许多报错的解决方式。

为什么不使用虚拟机

Ubuntu 中的软件为 Ubuntu 而设计，而并非虚拟机，许多内容在虚拟机上进行配置需要额外的步骤，且网络的资料不多。

虚拟机会要求物理机分配一定的资源给虚拟机，之后其和 Windows 系统会一同运行，本质上是在 windows OS 的基础上再开出一块空间用于虚拟机的运行，并为其分配 CPU 的调度资源、线程，甚至可以访问独立显卡。但是虚拟机，准确而言，其运行时需要额外的虚拟化层开销，这会不可避免地带来性能损失，包括 CPU、内存和 I/O 性能，尤其是在图形和磁盘读写方面。系统则可以让你独占硬件资源，获得原生性能。

Disk

这个图片上的内容非常古老，但是还是需要介绍一下。其实上来说，传统的磁盘是真就是以这种 CD 片的形式存在的。概念上有磁道 盘片 主轴 读写头这样的概念存在。(逐个介绍) ，柱面的概念。在机械硬盘的时代，为了提高读写效率，使用的是磁头组并行读写，减少寻道时间。

然后，更为现代化一点的是我们当今在使用的硬盘，硬盘读写的基本单位是扇区（通常为 512 字节或 4K）。操作系统和文件系统在此基础上抽象出块（Linux）或簇（Windows）的概念，作为文件存储和管理的最小单位，其大小在格式化时确定。

MBR

早期的 Linux 为了兼容 PC/Windows 常用的磁盘格式，采用了与 PC BIOS/DOS/Windows 兼容的 MBR（Master Boot Record） 分区方案。 MBR 存放在 硬盘的第一个扇区（通常为第 0 扇区，扇区大小通常为 512 字节），并由三部分组成：

  1. 启动引导代码（Bootstrap / bootloader）：446 字节，负责早期引导工作；
  2. 主分区表（Partition Table）：4 个分区表项，每项 16 字节，总计 64 字节；
  3. 签名 / 魔数（Boot signature）：2 字节，固定为 0x55AA，用于表明这是有效的 MBR。

因为主分区表只有 4 个表项，所以在 MBR 方案下最多只能直接定义 4 个主分区（primary partitions）。为了解决需要更多分区的场景，引入了 扩展分区（extended partition）的概念：

  • 扩展分区 本身在主分区表中占用一个分区表项，充当一个容器或“占位”，它并不是用来直接格式化并作为文件系统挂载的分区。
  • 在扩展分区内部，通过一系列的 扩展引导记录（EBR, Extended Boot Record） 以链式方式记录多个 逻辑分区（logical partitions） 的信息。每个逻辑分区有对应的 EBR，EBR 中通常包含指向下一个 EBR 的入口，从而串起多个逻辑分区。
  • 传统 MBR 只允许在主分区表中存在 至多一个扩展分区条目（即“只能有一个扩展分区”），但这个扩展分区内可以包含多个逻辑分区。

因而您会看到以下的设备号：/dev/sda1 ~ /dev/sda4：对应主分区表中的 1~4 号分区条目（其中某个可能被用作扩展分区）。 逻辑分区编号从 /dev/sda5 开始（即使你没有使用全部四个主分区条目，逻辑分区仍从 5 开始编号）。例如 /dev/sda5、/dev/sda6 等是扩展分区内的逻辑分区，才可以被格式化并挂载为文件系统。

GPT

GPT 是新一代分区表（基于 UEFI 标准），更可靠、支持更大磁盘和更多分区。LBA0 中也有与 MBR 的那个 446Byte 相似的区块，储存了第一阶段的开机管理程序。而在原本 MBR 的分区表的那个记录 4 个主分区的记录区内，对于 GPT 而言，其放入了一个类型为 0xEE 的分区条目特殊标志的分区，用来表示这个磁盘为 GPT 格式，不知道 GPT 分区表的管理程序就不会认识这个磁盘，保护了磁盘。

LBA1 存放主 GPT 头（Primary GPT Header），LBA2 到 LBA33 通常为分区条目数组（默认每条 128 字节、128 条记录，一共等于 32 个 512byte 的扇区），记录每个分区的 GUID、起止 LBA、属性和名字；磁盘末尾还保存备份的分区表和备份 GPT 头，并用 CRC 校验提高可靠性。

Grub

它是 Linux 发行版中最常见的引导程序  bootloader 。引导程序是计算机启动时运行的第一个软件。 那什么是 bootloader 呢？它是一个程序。这个概念在 BIOS 时代代指的是那个 446bytes 的程序，但在 UEFI 时代则不再是 MBR 上那段小小的启动代码，而是一个完整的 EFI 应用文件。这个文件通常以 .efi 结尾，会分多阶段（stage）存放在磁盘的不同位置，或者说以可执行文件的形式存在于 ESP（EFI System Partition）中。

总的来说，Grub 是一个 linux 中常见的 bootloader  程序。如果您查看 Grub 下的文件，你会发现一些.efi和.cfg结尾的一些文件。

BIOS 启动

传统的 BIOS 比较低级，只读取指定磁盘最前面第一个扇区（MBR）里的代码，MBR 里面的引导代码（BootLoader）如何启动操作系统 BIOS 是一无所知的。

BIOS 固件是开机的时候计算机会主动执行的第一个程序，通常是以一个固定的地址存在。检测内存、CPU、显卡、键盘、基本外设，建立硬件表（ACPI、PCI 枚举等）。

BIOS 检测到第一个可开机设备的第一个扇区内的主要开机记录区块，含有开机管理程序。

BIOS + MBR

EFI（Extensible Firmware Interface，可扩展固件接口）是由英特尔公司推出的一种替代传统 BIOS 的升级方案。

  • 按下电源，主板通电，CPU 重置；
  • 固化在主板 ROM 芯片里的 BIOS 程序就会被 CPU 加载到内存运行；
  • BIOS 程序自检（POST）完毕以后加载 COMS 芯片里保存的参数；
  • 通过 COMS 的参数，BIOS 程序加载指定（启动顺序）磁盘的第一个扇区（即主引导记录 MBR）到内存里运行；
  • 引导代码（BootLoader）引导操作系统；
  • 当引导文件运行后，操作系统内核就被加载运行，完成从 BIOS 程序（准确的说是 MBR）中接手的引导流程。

UEFI + GPT

  • 开机后，固化在 ROM 里的 UEFI BIOS 就会被加载到内存运行；
  • UEFI BIOS 将引导 EFI 系统进行运行；
  • 在 EFI 系统启动后，GUID 分区表就会被识别，之后 EFI 系统就会通过  *.efi  文件启动 Boot Loader 程序加载操作系统内核；

Ventoy

Ventoy 的特性是，这是一个可以制作多系统启动盘的软件，安装在你的 U 盘之后，一切被拷入的系统配置文件都会被自动配置，在重启并按照正常安装系统流程操作的过程中会出现一个菜单界面（下图），供你选择你想要安装的系统，而同时这个 U 盘也可以用于常规的拷贝文件与储存。