Linux基础 | 青训营

计算机硬件

在一个完整的冯诺依曼计算体系当中，计算机主要由五大基本单元组成，分别是控制器、运算器、存储器、以及输入输出两个单元。

• 控制器，顾名思义，他的作用就是协调和指挥计算机中各个部件进行按需作业。
• 运算器主要作用就是算术与逻辑运算的处理。
• 存储器主要分为内存跟外存，磁盘光驱等都是属于外存。
• 输入设备比如鼠标、键盘
• 输出设备比如显示器、音响等。

上图简单的描述了基本单元的原型流程，从输入设备输入指令，经过控制器、运算器、存储器之间的处理，最终输出结果到输出设备展示给用户。

计算机操作系统

操作系统是用于管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，用于在用户与系统硬件之间传递信息。

操作系统主要提供了两个方面的能力，一个是管理计算机资源，包括处理器管理、存储管理、设备管理、文件管理等，另外一个能力是提供各种的用户接口，包括命令接口、图形用户接口、程序调用接口，实现外部程序与操作系统内核的交互。

目前主流的计算机操作系统包括 mac 系统、linux 系统、windows、手机端安卓系统以及目前比较火的华为鸿蒙系统。

程序启动必须由操作系统来执行，那操作系统本身也是一个程序，那是如何在开机时被执行的呢？

操作系统的启动流程分为传统模式，也就是基于 bios 的启动流程，另一种是当前的主流模式，就是基于 UEFI 的启动流程。

BIOS 或者 UEFI 其实就是一段固化在主板上的程序，计算机启动时会默认运行这段程序，然后通过这段程序去运行主板引导项

其实大家可以简单理解 UEFI 是 BIOS 流程的升级版本，解决优化了 BIOS 启动中的一些问题。比如优化了 BIOS 自检流程以及BIOS 启动会配合 MBR 分区，无法引导启动超过 2.2T 的磁盘。而 UEFI 一版配合 GPT 分区，支持引导超过 2.2T 的磁盘。

Linux系统概览

Linux发展简史

1. 1969年，Unix诞生于贝尔实验室
2. 1984年，贝尔实验室将Unix商业化
3. 1984年，Tanenbaum开发Minix操作系统用于教学并开放源码
4. 1984年，Richard M.Stallman 发起自由软件（FSF）与GNU项目，起草GPL（通用公共许可）协议
5. 1991年，Linux Torvalds受Minix影响实现初版的Linux内核
6. 1992年，Linux内核以GPL协议发行V1.0

Linux版本

• 内核版本
• 发行版本

• 查看Linux系统内核版本

#方法1
uname -a
#方法2
cat /proc/version

• 查看Linux系统版本

cat /etc/os-release

Linux系统应用领域

• IT服务器（操作系统、虚拟化和云计算）
• 嵌入式和智能设备
• 个人办公桌面
• 学术研究和软件研发

Linux系统结构

Linux基本组成

Linux系统一般有4个主要部分

• 内核
• shell
• 文件系统
• 应用程序

Linux体系结构

• 内核是硬件与软件之间的中间层
• 内核是一个资源管理程序
• 内核提供一组面向系统的命令

内核漫画

进程管理

• 进程是正在执行的一个程序或命令
• 进程有自己的地址空间，占用一定的系统资源
• 一个CPU核同一时间只能运行一个进程
• 进程由它的进程ID（PID）和它父进程的进程ID（PPID）唯一识别

查看进程信息

#查看启动的nginx进程
ps -ef | grep nginx

#查看某个进程
top -p 93824

#关闭指定的进程
kill 93824

#全部进程动态实时视图
top

进程调度

进程调度是指操作系统按某种策略或规则选择进程占用CPU进行运行的过程

• R（TASK_RUNNING)，可执行状态
• S(TASK_INTERRUPTIBLE),可中断的睡眠状态
• D(TASK_UNINTERRUPTIBLE),不可中断的睡眠状态
• T(TASK_STOPPED or TASK_TRACED),暂停状态或跟踪状态
• Z(TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE),退出状态，进程成为僵尸进程
• X(TASK_DEAD - EXIT_DEAD),退出状态，进程即将被销毁

进程调度原则

• 一个CPU核同一时间只能运行一个进程
• 每个进程有近乎相等的执行时间
• 对于逻辑CPU而言进程调度使用轮询的方式执行，当轮询完成则回到第一个进程反复
• 进程执行消耗时间和进程量成正比

进程的系统调用

• 内核空间（Kernal Space）：系统内核运行的空间
• 用户空间（User Space）：应用程序运行的空间

文件系统

文件系统是操作系统中负责管理持久数据的子系统，负责把用户的文件存到磁盘硬件中，持久化的保存文件。

Linux中一切皆文件

目录结构

Linux文件系统是采用树状的目录结构，最上层是 / （根）目录

• /bin： bin 是 Binaries (二进制文件) 的缩写, 这个目录存放着最经常使用的命令。

• /boot： 这里存放的是启动 Linux 时使用的一些核心文件，包括一些连接文件以及镜像文件。

• /dev ： dev 是 Device(设备) 的缩写, 该目录下存放的是 Linux 的外部设备，在 Linux 中访问设备的方式和访问文件的方式是相同的。

• /etc： etc 是 Etcetera(等等) 的缩写,这个目录用来存放所有的系统管理所需要的配置文件和子目录。

• /home： 用户的主目录，在 Linux 中，每个用户都有一个自己的目录，一般该目录名是以用户的账号命名的。

• /lib： lib 是 Library(库) 的缩写这个目录里存放着系统最基本的动态连接共享库，其作用类似于 Windows 里的 DLL 文件。几乎所有的应用程序都需要用到这些共享库。

• /mnt： 系统提供该目录是为了让用户临时挂载别的文件系统的，我们可以将光驱挂载在 /mnt/ 上，然后进入该目录就可以查看光驱里的内容了。

• /opt： opt 是 optional(可选) 的缩写，这是给主机额外安装软件所摆放的目录。比如你安装一个ORACLE数据库则就可以放到这个目录下。默认是空的。

• /proc： proc 是 Processes(进程) 的缩写，/proc 是一种伪文件系统（也即虚拟文件系统），存储的是当前内核运行状态的一系列特殊文件，这个目录是一个虚拟的目录，它是系统内存的映射，我们可以通过直接访问这个目录来获取系统信息。

• /root： 该目录为系统管理员，也称作超级权限者的用户主目录。

• /sbin： s 就是 Super User 的意思，是 Superuser Binaries (超级用户的二进制文件) 的缩写，这里存放的是系统管理员使用的系统管理程序。

• /usr：

  usr 是 unix shared resources(共享资源) 的缩写，这是一个非常重要的目录，用户的很多应用程序和文件都放在这个目录下，类似于 windows 下的 program files 目录。

虚拟文件系统（VFS）

Linux有这么多不用的文件系统，如何实现对用户提供统一调用接口？

虚拟文件系统使得Linux可以存在多个“实际的文件系统”，比如分区1是ext2，分区2是ext3，分区3是fat32。那么每个“实际的文件系统”的结构和操作方式是不一样的。如果是这样的话用户怎么去操作它们呢？总不能每种不同的文件系统都采用不同的方法吧，那么这个时候就需要VFS作为中间层！用户直接控制VFS，VFS再去控制各个文件系统。

• 对应用层提供一个标准的文件操作接口
• 对文件系统提供一个标准的文件接入接口

查看文件系统类型

# df 命令报告文件系统磁盘空间利用率
df -T

# mount 命令时挂载文件系统用的，不带任何参数运行，会打印包含文件系统类型在内的磁盘分区的信息
mount

文件基本操作

ls #查看文件夹下内容

mkdir demo #创建文件夹

rm -r demo #删除demo文件夹

touch file.txt #创建空文件

cp file.txt file_bak.txt #复制文件

文件读取流程

用户权限

用户账号

• 用户账号

  • 普通用户账号：在系统中进行普通作业
  • 超级用户账号：在系统汇总对普通用户和整个系统进行管理

• 组账号

  • 标准组：可以容纳多个用户
  • 私有组：只有用户自己

查看用户信息

#查看当前登录用户信息
w

#查看当前用户所属的组
groups

#查看用户的uid信息
id xxxx（为w命令返回的USER内容）

文件权限

文件权限关于用户的三个概念：

• 所有者：文件的所有者
• 所在组：文件的所有者所在的组
• 其他人：除文件所有者及所在组外的其他人

每个用户对于文件都有不同权限，包括读（R)、写（W)、执行（X)

用户权限操作

#在根目录创建一个文件夹，查看当前用户拥有文件夹的权限
cd / && mkdir demo && ls -ld demo


#设置一个用户，并赋予可写操作
sudo useradd ceshi
#设置用户密码
sudo password ceshi
#切换ceshi用户登录
su ceshi
#进入demo文件夹
cd demo
#创建index.js文件，提示无权限，需要给ceshi用户demo文件夹的权限
touch index.js
#demo文件夹权限给ceshi用户
sudo chown -R ceshi:ceshi ./demo

软件包管理

• 软件包

  通常指的是一个应用程序，它可以是一个GUI应用程序、命令行工具或（其他软件程序需要的）软件库

• 软件包管理

  • 底层工具：主要用来处理安装和删除软件包文件等任务，DPKG，RPM

  • 上层工具：主要用于数据的搜索任务和依赖解析任务，APT，YUM，DNF

  • rpm和yum

    • yum 可以自动下载并安装所有需要的依赖项。叫了个厨师，他都帮你搞定了。
    • 但 rpm 会告诉你安装一个依赖项列表，然后你必须手动安装。自己做菜，什么都需要自己去买。

软件包管理工具

• RPM（Red Hat Package Manager），为Red hat 操作系统的包管理工具
• DPKG（Debian package），为Debian操作系统的包管理工具

操作系统	格式	软件包管理系统	前端工具
Debian	.deb	dpkg	apt，apt-get
Ubuntu	.deb	dpkg	apt，apt-get
CentOS	.rpm	rpm	yum
Fedora	.rpm	rpm	dnf
openSUSE	.rpm	rpm	zypper

Debian APT 常用命令

• 列出所有可更新的软件清单命令：apt update
• 安装指定的软件命令：apt install <package_name>
• 安装多个软件包：apt install <package_name1> <package_name2> <package_name3>
• 更新指定的软件命令：apt update <package_name>
• 删除软件包命令：apt remove <package_name>
• 查找软件包命令：apt search
• 列出所有已安装的包：apt list —installed

总结

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