【一】Linux 内核

Linux 内核是 Linux 操作系统的核心组件，它在计算机硬件与运行进程之间起着关键的接口作用。内核负责管理硬件与软件之间的通信，并尽量高效地管理资源。从技术角度来看，内核是介于硬件与软件之间的中间层，它将应用层的请求传递给硬件，同时充当底层驱动程序，处理系统中各种设备和组件的寻址。对于应用程序来说，它们不直接与硬件打交道，而是通过内核与硬件交互，因此内核是应用程序能够感知的最底层。在实际操作中，内核对底层细节进行了抽象处理。作为资源管理程序，内核负责将可用的共享资源（如 CPU 时间、磁盘空间、网络连接等）分配给各个系统进程，提供了一组面向系统的命令，就像一个库一样。对于应用程序来说，系统调用就像是调用普通函数一样简单。

以下是 Linux 内核的主要功能：

1. 进程调度

计算机配备一个或多个 CPU（中央处理单元）来执行程序指令。与其他 UNIX 系统类似，Linux 是一种抢占式多任务操作系统。“多任务”意味着多个进程（即正在运行的程序）可以同时驻留在内存中，并且每个进程都有机会使用 CPU。而“抢占”指的是由内核进程调度程序（而非进程本身）决定哪些进程可以使用 CPU 以及使用多长时间的一组规则。

2. 内存管理

尽管现代计算机拥有相当大的内存容量，但由于软件规模的增长，物理内存（RAM）仍然是有限的资源。内核必须在进程之间公平且高效地共享这一资源。Linux 使用虚拟内存管理机制，这项技术的主要优势在于进程之间以及进程与内核之间相互隔离，因此一个进程不能读取或修改内核或其他进程的内存内容。只需将进程的一部分保持在内存中，这不仅降低了每个进程对内存的需求量，还能在内存中同时加载更多进程，从而大幅提升 CPU 资源的利用率，因为在任何时刻，CPU 都有至少一个进程可以执行。

3. 文件系统

内核在磁盘上提供文件系统，允许对文件进行创建、获取、更新和删除等操作。Linux 支持多种文件系统格式，除了 Ext2、Ext3 和 Ext4，还支持 FAT16、FAT32、NTFS 等。也就是说，Linux 可以通过挂载磁盘的方式使用 Windows 文件系统中的数据。

4. 进程管理

内核可以将新程序载入内存，并为其提供运行所需的资源（如 CPU、内存和文件访问等）。这样的运行程序被称为“进程”。当进程执行完毕后，内核还负责释放其占用的资源，以供后续程序使用。

5. 设备访问

计算机外接设备（如鼠标、键盘、磁盘和磁带驱动器等）用于实现计算机与外部世界的通信，包括输入、输出或两者兼而有之。内核为程序访问设备提供了简化的标准接口，并在多个进程对每个设备的访问之间进行仲裁。

【二】GNU 工具

GNU 是由多个应用程序、系统库、开发工具以及游戏组成的程序集合。GNU 开发始于 1984 年 1 月，称为 GNU 工程，许多程序是在 GNU 工程下发布的，被称为 GNU 软件包。

下面详细介绍一些主要工具：

1.GCC

很多人认为 GCC 是一个 C 编译器，但实际上它是 GNU Compiler Collection 的简称，支持多种高级语言，包括 C、C++、ADA、Objective-C、Java、Fortran 和 PASCAL 等。GCC 主要包括符合 ISO 标准的 C 编译器（gcc）、C++ 编译器（g++）和 Java 编译器（gcj），其中 gcj 可以生成执行速度更快的二进制本地执行码而不是 Java 字节码。gcj 提供了将 Java 程序编译成机器代码的实验性支持，但需要安装相关的 Java 运行时库。gnat 是 GCC 的 ADA 95 编译器前端，包括开发工具、文档及 ADA95 编译器。

2. Binutils

Binutils 是一组二进制工具程序集，包括 addr2line、ar、as、gprof、ld、nm、objcopy、objdump、ranlib、size、strings、strip 等工具，辅助 GCC 的使用。其中 as 是 GNU 汇编器，用于将汇编代码转换成二进制代码并存放到 object 文件中；ld 是 GNU 链接器，用于链接多个 object 文件、起始代码段、库等，并最终形成一个可执行文件；addr2line 将执行程序中的地址映射到源文件中的对应行；ar 用于创建归档文件、修改/替换库中的 object 文件，向库中添加/提取 object 文件；nm 用于列出 object 文件中的符号名；objcopy 用于复制和转换 object 文件；size 显示执行文件中的段大小信息；strip 去除执行文件中不必要的信息以减小文件大小；gprof 用于显示执行文件的性能分析信息。

3. GDB

GDB 是 GNU 调试器，允许调试用 C、C++ 或其他语言编写的程序。它可以在 shell 环境下通过命令行方式调试程序和显示数据。如果加上图形前端（如 DDD 软件），可以在更方便的图形环境下调试程序。

4. Make

Make 用于控制可执行程序的生成过程，从源码文件生成可执行程序。它允许用户生成和安装软件包，而无需了解生成和安装软件包的具体过程。

5. Diff/Diff3/Sdiff

Diff、Diff3 和 Sdiff 是比较文本差异的工具，也可以用来生成补丁文件。

6. Patch

Patch 是补丁安装程序，可以根据 diff 生成的补丁更新程序。

7. CVS

CVS（Concurrent Version System）是一个版本控制系统，可以记录文件的修改历史（通常包括源码）。CVS 只存储版本之间的差异，而不是每个版本的完整文件。它还保留一个日志，记录变更者、变更时间及变更原因。CVS 对于管理发行版本和控制多个作者同时编辑源码文件非常有用。它为目录提供版本控制，目录由多个修改控制的文件组成，而不是为单个文件提供版本控制。这些目录和文件可以被合并起来构成一个软件发行版本。

【三】Linux 桌面环境

Linux 中的桌面环境是由多个组件组成的系统，它为用户提供了常见的图形用户界面元素，如图标、工具栏、壁纸和桌面小部件。通过桌面环境，用户可以像在 Windows 系统中一样使用鼠标和键盘操作 Linux。有多种不同的桌面环境可供选择，这些环境决定了你的 Linux 系统的外观以及你与系统的交互方式。大多数桌面环境都附带一套集成的应用程序和实用程序，使用户在使用操作系统时能够获得一致的体验。这些工具通常包括文件资源管理器、桌面搜索、应用程序菜单、壁纸和屏保实用程序、文本编辑器等。如果没有桌面环境，Linux 系统仅提供一个类似于终端的界面，用户只能通过命令行与系统交互。个人计算机通常会安装桌面环境以提高操作的便捷性，而 Linux 服务器为了节省资源，通常不安装桌面环境。

以下是几款流行的 Linux 桌面环境介绍：

1.KDE

KDE 是 K Desktop Environment 的缩写，中文译为“K 桌面环境”。KDE 基于著名的 Qt 框架，最初于 1996 年作为开源项目发布，并在 1998 年推出了第一个版本，现在几乎成为最受欢迎的桌面环境之一。许多流行的 Linux 发行版如 Ubuntu、Linux Mint、OpenSUSE、Fedora、Kubuntu 等都提供了 KDE 桌面环境。KDE 与 Windows 类似，对于从 Windows 转换过来的用户来说，适应 KDE 相对容易。KDE 允许将应用程序图标和文件图标放置在桌面上特定位置。单击应用程序图标，Linux 系统就会运行该应用程序。单击文件图标，KDE 桌面会决定使用哪个应用程序来处理该文件。KDE 是所有桌面环境中最易于定制的。在其他桌面环境中，你需要多个插件、窗口组件和调整工具来定制环境，而 KDE 将所有工具和窗口组件都集成在系统设置中。通过高级设置管理器，用户可以控制一切，不需要任何第三方工具即可根据自己的喜好和要求美化和调整桌面。KDE 项目组还发布了大量可在 KDE 环境中运行的应用程序，包括 Dolphin（文件管理器）、Konsole（终端）、Kate（文本编辑器）、Gwenview（图片查看工具）、Okular（文档及 PDF 查看工具）、Digikam（照片编辑和整理工具）、KMail（电子邮件客户端）、Quassel（IRC 客户端）、K3b（DVD 刻录程序）等，这些都是默认安装的。

2. GNOME

GNOME 是 GNU Network Object Model Environment 的缩写，中文译为“GNU 网络对象模型环境”。GNOME 于 1999 年首次发布，现在已成为许多 Linux 发行版的默认桌面环境（最常见的是 Red Hat Linux）。GNOME 的特点是简洁、运行速度快，但定制选项较少，用户需要安装第三方工具来实现个性化设置。GNOME 甚至不包括一些基本的调整选项，如更改主题和字体等，用户需要安装第三方工具来完成这些基本调整。因此，GNOME 适合不需要高度定制界面的用户。GNOME 是 Fedora 的默认桌面环境，并在多款流行的 Linux 发行版如 Ubuntu、Debian、OpenSUSE 中提供。2011 年，GNOME3 进行了重大更新，不再采用传统的 Windows 风格界面，而是采用了全新的设计，受到了很多用户的欢迎。然而，这种变化也引起了一些用户和开发人员的不满，他们开发了 MATE 和 Cinnamon 等其他桌面环境。

3. Unity

Unity 是由 Ubuntu 的母公司 Canonical 开发的一款桌面环境。之所以称它为外壳，是因为 Unity 运行在 GNOME 桌面环境之上，使用了所有 GNOME 的核心应用程序。2010 年，Unity 发布了第一个版本，经过多次改进，现在和其他桌面环境一样，可以安装在其他 Linux 发行版上。Unity 使用了一种不同的界面风格，如果你使用的是 Ubuntu Linux 发行版，你会注意到 Unity 与 KDE 和 GNOME 桌面环境有些不同。Unity 在左侧有一个启动器，顶部有一个搜索图标，称为 Dash。在 Dash 上搜索文件时，不仅会显示来自硬盘的搜索结果，还会显示来自在线来源的结果，如 Google Drive、Facebook、Picasa、Flickr 等。Unity 还提供了隐藏启动器的选项，触摸侧边栏即可显示启动器，用户可以调整启动器菜单显示的灵敏度。虽然 Unity 简单、运行速度快，但在系统设置中没有太多定制桌面的选项。要安装主题或定制其他选项，如系统菜单是否总是可见，或者从启动器图标一次点击最小化，用户需要安装第三方工具。

4. MATE

GNOME3 的全新界面设计引发了一些用户的不满，他们推出了其他桌面环境，MATE 就是其中之一。MATE 是从已不再维护的 GNOME2 代码库派生出来的桌面环境，MATE 让人感觉在使用旧的桌面环境，但结合了近年来的诸多改进。MATE 也非常适合低配计算机，因此如果你有一台旧的或运行速度较慢的计算机，可以使用 MATE。MATE 是许多流行的 Linux 发行版的默认环境，如 Ubuntu、Linux Mint、Mageia、Debian 等。Ubuntu MATE 的发布使得用户更容易更新软件，因为所有组件现在都在 Ubuntu 软件库中。MATE 自带的应用程序包括 Caja（文件管理器）、Pluma（文本编辑器）、Atril（文档查看工具）、Eye Of MATE（图像查看工具）等。如果用户不需要功能完备的桌面环境中的所有附加功能，那么 MATE 是一款非常合适的简单轻量级桌面环境，能够兼容较旧的硬件设备。

【四】应用软件

Linux 系统不仅有运行所需的必要软件，还有用于办公、娱乐、开发等方面的应用软件。

以下是一些较为优秀的常用软件介绍：

1. Google Chrome

Google Chrome 是一个强大且功能完善的浏览器解决方案，具有完美的同步功能和丰富的扩展。如果你喜欢 Google 的生态系统，那么 Google Chrome 无疑是一个合适的选择。如果你想要更加开源的解决方案，可以尝试使用 Chromium，它是 Google Chrome 的上游项目。

2. Dropbox

Dropbox 是目前最流行的云存储服务之一，它为新用户提供了 2GB 的免费存储空间，并且拥有一个健壮且易于使用的 Linux 客户端。

3. Lollypop

Lollypop 是一款相对较新的开源音乐播放器，拥有漂亮且简洁的用户界面。它提供了优秀的音乐管理、歌曲推荐、在线广播和派对模式支持。虽然 Lollypop 是一款简洁的音乐播放器，但它的功能依然值得一试。

4. GIMP

GIMP 是 Linux 平台上 Photoshop 的替代品，是一款开源、全功能且专业的照片编辑软件。它提供了各种各样的工具来编辑图片，并且支持丰富的自定义设置和第三方插件，以增强用户体验。

5. Albert

Albert 是一款快速、可扩展、可定制的生产力工具，受到 Mac 平台上优秀的生产力工具 Alfred 的启发，并且仍在开发中。Albert 的目标是“使所有触手可及”，它能够与你的 Linux 发行版很好地集成，帮助你提高生产力。