主题：【原创】基于Linux内核的开放源代码操作系统的组成：第一篇 -- 请尽量
家园 如果想了解操作系统 不妨看Minix原码，
这个是专门为操作系统课程写的一个小操作系统，也是Linux的源头。
家园 这个序列的PDF文件去年打印回家看了多遍。还要顶一下。 再花一朵。
家园 【原创】基于Linux内核的开放源代码操作系统的组成：第四篇 第四篇：网络服务器
但凡说起Linux在服务器上的应用，都要从LAMP开始。LAMP是四个软件系统“Linux、Apache、MySQL和PHP（巧了，另外两种常用于Web的编程语言Perl、Python也是P打头）”的缩写。这四个软件系统放在一起，可以说是开发网站的黄金组合。Linux做操作系统，提供了一个坚实的基础：Linux内核拥有号称是最完整的IPv4、zero-copy和sendfile最大限度地减少了在核心态与用户态之间的上下文切换、2.6版的内核进程调度算法更是优化了对大数目并发用户的支持。
在Linux上，Apache的HTTPD是当之无愧的第一选则，虽然不是唯一的选择。作为自由软件的旗帜之一，Apache HTTPD源自于美国National Center for Supercomputing Applications开发的public domain HTTP daemon。1995年4月，在NCSA HTTPD 1.3版的基础上，Apache HTTPD的第一个正式版发行了。在不到一年的时间里，Apache HTTPD就成了最流行的HTTP服务器。这个殊荣从那时一直保持到了现在。
和其他HTTP服务器相比，Apache最大的特点可能就是其非常优异的可扩展性（extensibility）。可以从两个方面对Apache HTTPD进行扩展。Apache把处理HTTP请求的过程分解为一系列的步骤，如URL到路径名的映射、认证、授权、送出应答、logging等。所有这些步骤都定义了一个“钩子”，服务器端的应用程序可以往上挂自己的函数，对这个过程特殊处理。与CGI相比，这些钩子函数的效率要高很多。标准的CGI程序必须运行在另外一个进程里，启动进程和在进程间通信的代价都很大。而钩子函数就在HTTPD的进程内，不需要启动新进程，调用函数的成本几乎可以忽略不计。
在另一个方面，Apache定义了非常清晰的程序模块（module）接口，所有的扩展程序都可以编译成模块，并根据配置动态加载。一个模块通常包含针对某个或某些特定步骤的钩子函数，例如根据URL的pattern进行特殊的映射，或者专门处理用户的认证，或者对从硬盘上读取文件进行caching，甚至可以是把log放到数据库中，等等。
模块和钩子函数的接口都是C语言，意味着模块必须用C语言来完成。但是用C语言开发应用程序的最大缺点是内存管理繁复易错、调试过程耗时费力。于是人们想到了如果能把scripting语言的解释器嵌入到模块里，只要把这一个模块写清楚了、调试好了，那么所有人就都可以用scripting语言来进行服务器端的应用程序开发。即有scripting语言易于编程的优点，又不需要为CGI付出代价。Perl是最早被嵌入到Apache HTTPD模块中的scripting语言。mod_perl的出现可以说是轰动性的。紧随其后的是PHP和Python，分别出现以mod_php和mod_python出现。其他的scripting语言也陆续加入到这个行列中，如ruby、tcl、pike等，但最流行的还是PHP、Perl和Python。
虽然各种scripting语言的语法大不相同，作为HTTP模块，大致的构成是相同的。首先，要告诉HTTPD什么样的HTTP请求（比方根据URL、或者MIME类型等）需要转交给这个模块处理。在拿到从硬盘上读出的代码后，嵌入在模块中的解释器就开始执行代码。执行的结果再作为HTTP应答发送给客户端。
PHP是一种专门针对在HTTP服务器端开发应用程序而发明的编程语言。PHP脱胎于HTTP服务器上常见的server side inclusion，即所谓的SSI，增加了过程式语言的控制机制和面向对象语言的抽象与封装机制。和Perl、Python等“常规的”编程语言不同的是，PHP的代码用特殊的tag直接嵌入在HTML页面中的，必须转换为浏览器能识别的HTML或JavaScript代码才能当作HTTP应答发给客户端。这与JSP有些相似。由于PHP直观、易于上手，很快就成了在服务器端开发web应用的首选。
在这将近十年的时间里，Apache HTTPD从0.6.2走到了2.0。在2.0之前的1.3版说非常成功，以至于人们认为没有必要升级到2.0版。当然，2.0版带来的变化也是很大的。不仅核心部分从单一的多进程结构发展到多进程、多线程等多种结构，连模块和钩子函数的接口都变了。这就意味着所有的模块必须重写。1.3版的模块不用考虑多线程的安全性，但是由于2.0版的核心可以配置为运行多个线程，模块必须是符合多线程安全性的要求。由于这些原因，一些模块的开发人员对于向2.0版移植的积极性就不是那么高。PHP就是其中最突出的一个。为此在PHP和Apache HTTPD的开发人员间还出现了一些不愉快的争论和猜疑。
MySQL在LAMP之前的名气并不大。对SQL的支持不完整、没有transaction、只能在表一级加锁，MySQL的这些缺陷曾经被广为诟病。但是仗着速度快，对系统资源要求低、易于管理，MySQL很快成了低成本网站的中坚。首先，网站的静态内容不需要实时更新，数据库可以是只读的，又要求非常高的速度，正好可以让MySQL扬长避短。而对于大量的论坛网站，由于对数据库的主要操作是添加记录，并不涉及对数目众多的表进行同时修改，加上MySQL的速度也快，减弱了其粗粒度加锁可能对并发性能的影响。
对于那些暴露在整个Internet前的Web服务器，和速度与稳定性同样重要的是安全性。除了Apache HTTPD、PHP和MySQL的安全性外，操作系统，也就是Linux自身的安全性也非常重要。作为最后一道防线，Linux提供了一种称为chroot jail的机制。chroot代表change root，是内核提供的一个系统调用，可以改变呼叫进程的根目录。由于调用chroot需要超级用户的权限，只要应用程序在从chroot返回后立即放弃超级用户的权限（这也是所有Internet服务器程序应该做的），当前进程就无法通过再次调用chroot回到真正的根目录去。也就是说，chroot可以把有潜在安全漏洞的应用程序的运行限制在一个特定的目录下，就好像被放进了监狱里一样。这样，即使hacker找到应用程序中的安全漏洞，例如buffer overflow，控制了当前用户进程，也无法从监狱里逃出来，进而危害整个系统。
当然，chroot jail只能作为众多损害控制手段中的一个，远远不是整个系统安全防线的全部。即使chroot起了作用，防止了整个系统的陷落，由于hacker至少已经攻破了一个应用程序，仍然对业务的正常运作造成了影响。另外，由于应用程序进程的根目录发生了变化，对于应用程序的设计和编写，以及整个系统的配置都有特殊的要求。
除了Linux外，由BSD派生出来的操作系统如FreeBSD、OpenBSD等也都提供chroot。现在chroot已经成了注重安全性的系统管理员必备的工具之一。
后记：本来这一篇还要介绍Email、FTP、Samba等其他服务器程序。但尝试了几次后，发现自己的经验和理论知识都不够，连班门弄斧的资格都没有，所以只好在写完LAMP后住手，以免让大家久等。
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 如果自己架一个服务器，用来上载图片什么的，用APACHE 安全方面设置起来复杂不复杂？
接下去会不会讲到 .htaccess方面的内容？
家园 要看你打算提供什么样的功能，以及准备如何进行用户认证和授权。 首先，应用（图片上传）自身的设置工作应该要比HTTP服务器要复杂。不光要安装相应的模块，如PHP或其他如Python、Perl，还得要个数据库如MySQL。类似这样的服务，一般都要有严格的用户授权和完善的quota管理，几乎肯定要用到数据库来记录有关的数据。
虽然HTTP协议本身提供了用户认证的机制，但是安全性不太好。使用表单进行认证，起码可以靠SSL来增加安全性。
这样一来，Apache的设置几乎可以说是简单到了bare bone，大部分的工作实际上是由应用完成的。
对Apache来说，.htaccess不是必需的。特别是对于图片上传这样动态产生内容的web应用，数据都应该放在DocumentRoot之外的地方，否则从客户端来的请求可以绕开应用程序的控制，直接访问数据。
家园 前天正好看了一下微软下一代web server IIS 7.0的简介， 感觉和Apache的许多想法是一致的。IIS 6.0中的那个HTTP.SYS就是从Linux中学来的。HTTP.SYS是Kernel level Driver，而不是User Space Process，这样的设计减少了很多Mode switch的开销，性能有了巨大提高。
BTW,PDF文件已经更新了。
家园 多谢了。 Linux的2.4版曾经出现过一个完全在内核里的HTTPD，完全避免了mode switch导致的性能损失。When serving static contents, it beat all user space HTTPDs at the time。可惜的是，由于运行在内核里，无法支持CGI。
另外，在性能与之接近的用户态HTTPD出现后，人们认为没有必要在为此而bloat the kernel，故此2.6版的Linux内核不再包括HTTPD。
家园 有一点没太看懂，请教 除了Linux外，由BSD派生出来的操作系统如FreeBSD、OpenBSD等也都提供chroot。现在chroot已经成了注重安全性的系统管理员必备的工具之一chroot是一种机制还是一种工具？也就是说，是内核直接支持chroot，还是像应用软件一样需要每次去运行，才能提供保护？
