2025-09-10 更新 2026-10-05 Linux

Linux系统基础知识

操作系统的概念、功能、组成和基本原理

操作系统管理着整个计算机系统的软硬件资源，并提供用户与计算机系统交互的操作界面。

操作系统为用户提供的服务

  • 程序开发
  • 程序运行
  • I/O设备访问
  • 文件访问
  • 系统资源的访问
  • 错误检测和响应
  • 日志服务

从资源角度看操作系统五大功能

  • 处理器管理
  • 存储器管理
  • I/O设备管理
  • 文件管理
  • 作业管理

操作系统基本特征

  • 并发：操作系统最重要的特征，指同一时间间隔发生的多个事件。
  • 共享：与并发是操作系统最基本的两个特征，资源共享分为互斥共享方式和同时访问方式。
  • 虚拟：把一个物理上的实体变为一个或多个逻辑上的对应物。
  • 异步：又称随机性或不确定性，指在相同的计算机环境和初始条件下，在同一数据集上运行的同一程序每次执行的顺序和所需时间都不一定相同。

注：并行指在同一时刻发生；在同一时间内只允许一个进程访问的资源称为临界资源。

计算机相关基础

冯诺依曼结构

  • 组成：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
  • 特点：
    1. 计算机的数值采用二进制。
    2. 程序指令和数据统一存储。
    3. 计算机应该按照程序顺序执行。

指令集相关

  • 概念：一个计算机系统支持的所有机器指令的集合，常被看作软硬件的分界面。
  • 按操作数数量分类：零地址指令、一地址指令、二地址指令、多地址指令。
  • 按寻址空间分类：立即数寻址、寄存器寻址、主存寻址、堆栈寻址。
  • 按指令系统复杂程度分类：RISA（精简指令集架构）和CISA（复杂指令集架构）。

程序访问局部性

  • 时间局部性：最近访问过的内容很可能会在短期内被再次访问。
  • 空间局部性：某个存储单元被访问，短时间内其附近的存储单元也会被访问。

Cache相关

  • Cache与主存储器间地址映射方式：直接映射、全相连映射、组相连映射。
  • 主存与Cache之间的替换算法：随机法、先进先出、最近最少使用。
  • 保证Cache与主存数据一致性的写方式：写直达、写回。
  • MESI（缓存一致性协议）：将cacheline状态分为修改、独立、共享和失效。

处理器相关

  • 传统单核CPU（按冯诺依曼体系结构）：由运算器和控制器组成。
  • 多核处理器（按内核对等与否）：同构多核和异构多核。
  • 处理器运行状态：内核态和用户态。

进程相关

  • 进程控制块：进程存在的唯一标志。
  • 进程和程序的区别：
进程（动态概念） 程序（静态概念）
具有并发特征 没有并发特征
有生命周期，只在计算机运行期间存在 可在外存上长期保存

注：进程与程序不是一一对应的，同一个程序运行在不同的数据集上成为不同进程；进程实体包括程序、数据和进程控制块。

计算机系统的层次结构（从下到上）

  1. 数字逻辑层
  2. 微体系结构层
  3. 传统机器层
  4. 操作系统层
  5. 汇编语言层
  6. 高级语言层
  7. 应用程序层

Linux系统的特点、发展与应用

内核概念

内核指一个提供设备驱动、文件系统、进程管理、网络通信等功能的系统软件。

Linux系统特点

  • 开放性
  • 良好的可移植性
  • 安全稳定
  • 广泛的硬件支持
  • 支持几乎所有的网络协议及开发语言
  • 丰富的应用程序和开发工具
  • 自由软件

第1章 计算机体系结构与操作系统

1.1 计算科学与计算机系统

  1. 冯诺依曼体系的结构要点:

    • 计算机数制采用二进制,程序指令和数据统一存储,计算机应按照程序顺序执行｡按照冯诺依曼结构设计的计算机由控制器,运算器,存储器和输入设备,输出设备五部分组成｡
    • 控制器和运算器构成现代通用计算机系统的中央处理器(CPU,central processing unit),即传统的单核CPU｡
    • 在主存储器中实现存入要执行的程序和要处理的数据,运行时CPU 将自动并按顺序从主存储器中取出指令一条一条执行｡冯诺依曼结构的计算机系统映射现实世界的时空观,存储体系对应空间域,指令顺序执行过程对应时间域｡

  2. 核心组成对应关系:

    • 存储器：存储空间域
    • 控制器、运算器：CPU
    • 指令流：时间域
    • 输入设备、输出设备：数据交互接口

1.2 计算机体系结构的基本概念

1.2.2 计算机系统的层次结构

  1. 计算机系统是由软件和硬件组成的一个复杂的有机整体｡
  2. 计算机系统的层次结构:把计算机系统按功能可分为多级层次结构｡
    • 第0 层:数字逻辑层
    • 第1 层:微体系结构层
    • 第2 层:传统机器层
    • 第3 层:操作系统层
    • 第4 层:汇编语言层
    • 第5 层:高级语言层
    • 第6 层:应用程序层｡
  3. 计算机系统结构设计者所关心的是机器语言或汇编语言程序员所看到的计算机结构｡

1.2.3 指令集

  1. 指令集是一个计算机系统支持的所有机器指令的集合,它常常被看作软硬件之间的分界面｡
  2. 计算机中最普通的指令格式是:操作码+操作数(地址)｡用二进制数据来表示｡
  3. 根据操作数的数量不同,可以将指令格式分为:零地址指令,一地址指令､二地址指令､三地址指令和多地址指令｡
  4. 寻址方式按指令的寻址空间来分,可分为立即数寻址､寄存器寻址､主存寻址和堆栈寻址4 种｡
  5. 指令的功能分类:
    • 从指令的从操用计算机的指令系统中常见的指令类型包括:数据传输指令､算术运算指令､逻辑运算指令､程序控制指令､输入输出指令､处理器控制和调试指令｡
  6. 指令集因其系统性和复杂性,也被称为指令集体系结构ISA (instruction set architecture)｡
  7. 按照指令系统复杂程度不同,ISA 可分为CISC 和RISC 两大阵营｡CISC 是指复杂指令系统计算机complex instruction set computer; RISC 是指精简指令系统计算机reduced instruction set computer｡
  8. CISC 结构追求的目标是强化指令功能,减少程序的指令条数,以达到提高性能的目的｡RISC 通过减少指令种类､规范指令格式和简化寻址方式等方法,方便处理器内部的并行处理,提高超大规模集成电路VLSI 期间的使用效率,从而大幅度的提高处理器的性能｡

1.2.4 存储系统

  1. 现代通用计算机中存储系统的层次结构:
    • 第一层寄存器组,第二层高速缓冲存储器(cache),第三层主存储器,第四层辅助存储器,第五层脱机存储器｡存储介质越往上速度越快､价格越高,越往下,容量越大｡
  2. 程序访问的局部性包含时间局部性和空间局部性两方面｡
    • 时间局部性是指最近访问过的内容很可能会在短期内被再次访问｡如程序中的循环,循环体的指令要被反复执行｡
    • 空间局部性是指某个存储单位被访问,短时间内其附近的存储单元也会被访问｡
  3. "Cache-主存-辅存"是存储体系里最重要的三级层次,通常将其分为"Cache-主存"和"主存-辅存"两个两级存储系统来讨论｡"主存-辅存"两级存储系统也称为虚拟存储系统｡
  4. "Cache-主存"层次的理论依据是程序局部性｡
  5. Cache 与主存储器间最基本的地址映射方式有三种:全相联映射､直接映射和组相联映射｡
  6. 在采用全相联映射和组相联映射的系统中,当主存向Cache 传送一个新块而Cache 已满时,就需要使用替换算法将Cache 中的某一块换出｡常用替换算法有随机法 (RAND),先进先出(FIFO)､最近最少使用法(LRU)｡
  7. Cache 读写过程设计数据一致性的问题,一致性是指同一份数据在不同存储位置的多个拷贝应保持一致｡Cache 的一致性体现在连个方面,一是Cache 和主存之间的数据一致性,二是各个处理器内核私有的Cache 之间的数据一致性｡
  8. Cache 与主存之间的数据一致性通过Cache 特定的写操作方式来保证:写直达(write through),写回(write back)｡
  9. 多核处理器中,处理器内核之间的缓存一致性通过缓存一致性协议类维护,MESI (Modified Exclusive Shared or Invalid)最为经典的缓存一致性协议｡
  10. MESI 协议将Cache Line 的状态分成修改(Modify)､独占(Exclusive)､共享(Shared)和失效(Invalid)｡
  11. 虚拟存储系统的提出是为了满足应用程序对高速大容量主存的需求,扩大存储系统容量,速度慢｡"主存-辅存"层次的存储管理技术称为虚拟存储管理技术｡

1.3 微处理器体系结构

  1. 微处理器,即中央处理器CPU 是计算机系统中最重要､最核心的部件｡
  2. CPU 单核处理器基本逻辑结构,主要由控制器､运算器和存储单元三部分组成,这三部份由CPU 内部总线相连｡
  3. 目前,通用处理器芯片基本上都采用了多核处理器(Chip Multi-Processor,CMP)架构｡
    • 按照计算内核的对等与否,CMP 可分为同构多核和异构多核:计算内核相同､地位对等的称为同构多核;计算内核不同､地位不对等的称为异构多核,多采用"主处理核+协处理核"的设计｡
  4. CPU 指令执行过程基本上包含5 个阶段:取指令､指令译码､执行指令､访存取数､结果写回｡

1.4 操作系统的基本概念

  1. 操作系统是通用计算机系统中不可或缺的系统软件｡
  2. 计算机系统的资源按照其作用可大致分为四类:处理器､存储器､I/O 设备和文件｡
  3. 对这四类资源的管理就是操作系统内核的主要功能｡

1.4.2 操作系统的基本特征

现代通用操作系统一般具有并发､共享､虚拟和异步这四个基本特征｡

  • 并发是指两个或多个事件在同一时间间隔内发生｡
  • 共享是指计算机系统中的软硬件资源可被多个并发执行的进程共同使用,而不是被一个进程所独占｡
  • 虚拟是指把一个物理上的实体变为一个或多个逻辑上的对应物｡
  • 异步又称随机性或不确定性,异步是指在相同的计算机环境和初始条件下,在同一数据集上运行的同一程序每次执行的顺序和所需时间都不一定相同｡(避免混淆:并行是指两个或多个事件在同一时刻发生)

1.5 操作系统的基本功能和原理

从资源管理的角度来看,操作系统具备五大基本功能:处理器管理､存储管理､设备管理､文件管理和作业管理｡

1.5.1 处理器管理

处理器管理的功能主要有两个:中断处理和进程管理｡

1.5.1.1 中断处理
  1. 在处理器上运行的指令,根据权限可分为两种:
    • 特权指令:只能被操作系统内核使用的指令,这些指令设计改变机器状态､修改寄存器内容､启动设备等敏感操作｡
    • 非特权指令:所有程序都能使同的指令｡
  2. 处理器的运行状态一般分为内核态和用户态,在内核态下能执行所有指令,在用户态下只能执行非特权指令｡
  3. 用户态切换到内核态3 种方式:系统调用,异常,外围设备的中断｡3 种方式都通过中断机制发生｡
  4. 中断概念:中断是指CPU 对系统发生的某个事件做出的一种反应,它使CPU 暂停正在执行的程序,保留现场后自动执行相应的处理程序,处理该事件后,如被中断进程的优先级最高,则返回断点继续执行被"打断"的程序｡
    • 中断源:引起中断的事件或发出中断请求的来源｡
    • 中断请求:中断源向CPU 提出的处理请求｡
    • 断点:发生中断时,被打断程序的暂停点｡
  5. 中断概念的另一个发展是访管(即访问管理)指令(或系统调用)的使用｡
  6. 中断类型按功能划分(类似IBM 360/370 系统分类法):
    • (1)机器故障中断:机器发生错误时产生,反映硬件执行故障(如电路检验错､电源故障､内存读数错),用于进入诊断程序处理｡
    • (2)I/O 中断:来自通道或外部设备,反映通道/设备工作情况(如打印机打印结束､磁盘传输完成､终端I/O)｡
    • (3)外部中断:来自系统外部装置,反映外界需求(如计时器到时溢出､操作员按控制台按钮､多机系统信号)｡
    • (4)程序性中断:错误使用指令或数据引起,反映程序执行例外情况(如非法操作码､无效地址､运算溢出)｡
    • (5)访管中断:执行"访问管理程序"指令产生,使CPU 从用户态转入管理态,为用户程序提供系统资源服务(如配置通道的系统中,用户程序I/O 请求引起的中断)｡
1.5.1.2 进程管理
  1. 进程是计算机中的程序在某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位｡
  2. 进程和程序的联系与区别:
    • 进程是动态概念,程序是静态概念;
    • 进程具有并发特征,程序无;
    • 进程有生命期(仅运行时存在),程序可长期保存在外存;
    • 进程与程序不总是一一对应(一个程序在不同数据集上执行是不同进程);
    • 进程实体组成:程序､数据和控制块,程序仅为指令集合｡
  3. 进程控制块(PCB):用于描述进程动态变化过程,是进程存在的唯一标志,系统通过PCB 感知进程存在｡
  4. 线程:被处理器调度运行的最小单位,包含在进程中,是进程内单一顺序的控制流;一个进程可并发多个线程,各线程并行执行不同任务｡
  5. 进程的状态及转换:
    • 3 种基本状态:运行态(running)､就绪态(ready)､等待态(wait,又称阻塞态blocked 或睡眠态sleep);
    • 实际系统增加状态:新建态(new)､终止态(exit);
    • 状态转换逻辑:新建态→就绪态(加载资源)→运行态(进程调度)→终止态(释放资源);运行态→就绪态(时间片用完);运行态→等待态(出现等待事件);等待态→就绪态(事件处理结束)｡
  6. 就绪态特征:已获得除CPU 以外的所有运行所需资源｡

1.5.2 存储管理

  1. 将用户源程序变为可在内存中执行的程序步骤:编译,链接,装入｡
  2. 存储器管理主要功能:内存空间的分配与回收,地址转换,内存空间的扩充和存储保护｡

1.5.3 设备管理

设备管理模块主要负责处理器内核与外部设备间的数据交互,包括把设备分配给某个请求使用该设备的进程,处理CPU 和设备间I/O 通信,响应设备的中断请求,维护和回收设备等｡

1.5.4 文件管理

  1. 负责文件管理的部分称为文件系统,功能包括文件的逻辑组织和物理组织､目录结构和管理等｡
  2. 常用文件物理结构有顺序结构､链表结构､索引结构｡

1.5.5 作业管理

  1. 作业:用户在一次计算过程中或一个事务处理中要求计算机系统所作工作的总和,是用户向计算机系统提交任务的基本单位｡
  2. 作业管理内容:作业的输入和输出,以及作业的调度和控制｡
  3. 作业的状态:从提交到结束退出系统,经历提交､后备､执行和完成4 个状态｡

第2章 Linux 系统概述

  1. Linus Torvalds 负责开发的Linux 只是一个内核｡内核指的是一个提供设备驱动､文件系统､进程管理､网络通信等功能的系统软件,内核并不是一套完整的操作系统,只是操作系统的核心｡
  2. Linux 发行版本:Red Hat､Debian Linux､Fedora Core､CentOS､Ubuntu Linux､SuSE Linux､Gentoo Linux､Slackware｡
  3. 2019 年截止,世界超级计算机500 强上运行的都是Linux｡安卓系统是基于Linux 的开源系统,是Google 公司为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件｡亚马逊云､阿里云､谷歌云都部署在Linux 系统上｡人工智能和区块链的底层也都是Linux｡

知识点整理

第3章 Linux 系统使用基础

3.3 常用Linux 命令

3.3.1 Linux 命令的基本格式

  1. 打开shell 方式:"开始"菜单中选择应用程序-附件-终端,命令提示符格式:[root@localhost:~]#
    • root:当前登录用户;
    • localhost:当前系统的简写主机名(完整名localhost.localdommain);
    • ~:用户当前所在目录;
    • #:命令提示符(root用户为#,普通用户为$)｡
  2. 家目录(主目录):用户登录后的初始位置,超级用户家目录为/root,普通用户家目录为/home/用户名;初始登录状态下,用户创建的文件默认放入家目录;切换目录命令是cd｡
  3. Linux 命令的基本格式: 命令 [选项] [参数]
    • 选项:分为短格式选项(-l,英文简写)和长格式选项(--all,完整英文单词),用于调整命令执行方式;
    • 参数:命令的操作对象｡

3.3.2 Linux 简单命令

3.3.2.1 w 和who 命令
  1. 功能:均用于查看服务器上已登陆的用户信息;区别是w 命令还能显示每个用户执行任务的情况｡
  2. w 命令基本格式: w [选项] [用户名]
    • 仅跟用户名:只显示该用户信息;
    • 选项:-h(不显示输出标题)､-l(详细格式输出)､-s(简洁格式输出)｡
  3. who 命令基本格式: who [选项] [file]
    • 无指定文件:默认通过/var/run/utmp 文件获取登录用户信息;
    • 选项:-a(列出所有信息,相当于所有选项)､-b(列出系统最近启动时间)､-l(列出所有可登录终端信息)､-m(仅列出当前终端信息,相当于who am I)､-s(仅显示名称､线路和时间字段,默认选项)｡
$ w
 23:03:55 up 3 min,  1 user,  load average: 0.02, 0.06, 0.02
USER     TTY      FROM             LOGIN@   IDLE   JCPU   PCPU  WHAT
d111kc   pts/1    -                23:02    1:49   0.02s  0.01s -bash
$ who
d111kc   pts/1        2025-09-15 23:02
3.3.2.2 echo 命令
  1. 功能:将命令行中的参数显示到标准输出(屏幕)上｡
  2. 命令格式: echo [选项] [输出内容]
  3. 选项:
    • -n:取消输出后行末的换行符号(内容输出后不换行);
    • -e:使用转义字符
  4. -e 选项支持的控制字符:
    • \:输出\本身;
    • \a:输出警告音;
    • \b:退格键(向左删除键);
    • \c:取消输出行末的换行符(同-n);
    • \e:Esc 键;
    • \f:换页符;
    • \n:换行符;
    • \r:回车键;
    • \t:制表符(Tab 键);
    • \v:垂直制表符;
    • \0nnn:按八进制ASCII 码表输出字符;
    • \xhh:按十六进制ASCII 码表输出字符｡
$ echo -e "hello\nworld"
hello
world
$ echo "hello\nworld"
hello\nworld
3.3.2.3 date 命令
  1. 功能:显示或设定系统的日期与时间｡
  2. 设定时间格式: date -s 时间值 (仅root 权限可设置)｡
$ date
Mon Sep 15 23:05:50 CST 2025
3.3.2.4 passwd 命令
  1. 功能:密码配置指令｡
  2. 基本格式: passwd [选项] 用户名
  3. 权限规则:
    • 普通用户:仅能修改自己的密码,需先输入旧密码;
    • 超级用户(root):可修改自己和普通用户的密码,无需输入旧密码｡
$ passwd
Changing password for d111kc.
Current password:
New password:
Retype new password:
passwd: password updated successfully

3.4 软件包

  1. Linux 的软件包分类:源码包和二进制包｡
  2. 源码包:因常用打包压缩格式为"tar.gz",故又称Tarball(Tarball 是打包工具)｡
  3. 二进制包管理系统:两大主流——RPM 包管理系统､DPKG 包管理系统｡

3.5 本地软件安装､运行与卸载

3.5.1 RPM 包安装､卸载和升级

在 Linux 系统中，rpm 是 Red-Hat Package Manager（红帽包管理器） 的缩写，是一种用于管理软件包的工具和文件格式，主要应用于基于 Red Hat 架构的 Linux 发行版（如 CentOS、Fedora、RHEL 等）。

RPM二进制包的命名须遵守统一的命名规则，用户通过名称就可以直接获取这类包的版本、适用平台等信息。

RPM二进制包命名的一般格式如下：包名-版本号-发布次数.发行商.Linux平台.适合的硬件平台.包扩展名

例如，RPM包的全名是 httpd-2.2.15-15.el6.centos.1.i686.rpm

  1. RPM 包默认安装路径:/etc/､/usr/bin/､/usr/lib/､/usr/share/doc/､/usr/share/man/(建议不手动指定安装路径)｡
  2. RPM 包安装命令格式: rpm -ivh 包全名
    • 选项含义:-i(安装,install)､-v(显示详细信息,verbose)､-h(显示安装进度,hash);
    • 批量安装:空格分隔多个包,如 rpm -ivh a.rpm b.rpm c.rpm
  3. 安装后启动服务: service 服务名 start | stop | restart | status
    • 参数含义:start(启动)､stop(停止)､restart(重启)､status(查看状态)｡
  4. RPM 包升级:
    • rpm -Uvh 包全名:若软件未安装则直接安装,若已安装则升级至最新版本(-U 选项);
    • rpm -Fvh 包全名:仅升级已安装的软件,未安装则不操作(-F 选项)｡
  5. RPM 包卸载:
    • 注意事项:需考虑包之间的依赖性(如先装httpd,后装mod_ssl,卸载时需先卸mod_ssl,再卸httpd);
    • 命令格式: rpm -e 包名 (-e:卸载,erase);
    • 可选选项:"-nocteps":不检测依赖性直接卸载(不推荐)｡
  6. 软件包查询:
    • 命令格式: rpm 选项 查询对象
    • 常用选项:
      • -q 包名:查询是否安装(querry);
      • -qa:查询所有已安装软件包(可搭配管道符,如 rpm -qa | grep httpd);
      • -qi 包名:查询已安装软件包的详细信息(-i:information);
      • -qip 包全名:查询未安装软件包的详细信息(-p:package,需指定绝对路径+包全名);
      • -ql 包名:查询已安装软件包包含的所有文件及安装位置(-l:list);
      • -qlp 包全名:查询未安装软件包包含的文件及计划安装路径;
      • -qf 系统文件名:反向查询文件所属的RPM 包(-f:file,仅RPM 安装的文件可用),如 rpm -qf /bin/ls｡

第4章 shell 脚本编程基础

4.1 shell 编程概述

  1. shell 本质:用C 语言编写的程序,是连接用户和UNIX/Linux 内核的桥梁｡
  2. 脚本头部标识:#!/bin/bash:放在脚本第一行,指定脚本使用的shell,用于调用相应解释程序执行｡
  3. 注释符:#:单行注释符,用于说明程序功能､结构､算法和变量作用,增加可读性｡
  4. 脚本执行前提:Linux 中创建文件默认不可执行,需修改文件权限(增加可执行权限)后,在命令行输入相对路径./文件名运行｡
  5. 创建文件命令: touch 文件名
  6. 查看shell 种类: cat /etc/shells
$ cat /etc/shells 
# /etc/shells: valid login shells
/bin/sh
/usr/bin/sh
/bin/bash
/usr/bin/bash
/bin/rbash
/usr/bin/rbash
/usr/bin/dash
/usr/bin/tmux
  1. 命令/脚本执行与PATH 环境变量的关系:
    • PATH 环境变量的作用:决定shell 到哪些目录中寻找命令或可执行程序;
    • 运行命令/程序时,shell 按PATH 目录顺序依次搜寻｡
  2. 脚本运行3 种方式:
    • 脚本权限设为可执行,提示符下直接运行;
    • 将脚本名作为参数传递给shell 程序;
    • 将脚本以输入重定向的方式传递给bash｡

4.2 shell 基础

4.2.1 通配符

  1. 通配(Globbing):文件名的扩展功能｡
  2. 常用通配符:
    • *:匹配任意字符的0 次或多次出现;
    • ?:匹配任意单个字符;
    • [ ]:匹配该字符组限定的任何一个字符;
    • [^ ] 或[! ]:匹配不在该字符组中的任何一个字符;
    • {string1,string2,...}:匹配其中一个指定的字符串｡
$ ls
chapter  chapter1  chapter123  oschapter1
$ ls chapter[0-9]*
chapter1:

chapter123:

4.2.2 引号与转义字符

  1. 转义字符"":按下前,特殊字符按特殊含义执行;按下后,特殊字符按普通含义执行｡
  2. shell 中的3 种引用字符:
    • 单引号:引用的所有字符均为普通字符,无特殊含义;
    • 双引号:保留"$"(引用变量值)､""(转义)和倒引号"`"(引用命令)的特殊含义;
    • 倒引号:引用的字符被解释为命令行,shell 先执行该命令,并以输出结果取代倒引号部分｡
$ echo `pwd`
/mnt/e/MyNoteRepo/linux/temp

4.2.3 输入/输出重定向符

输入/输出方向:数据的流动方向｡

4.2.3.1 标准输入重定向
  • command < file:将文件作为命令的输入
$ cat hello.txt 
total 0
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:40 ./
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 10 19:27 ../
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:31 .git/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 .vscode/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 JavaScript/
-rwxrwxrwx 1 d111kc d111kc   29 Aug 13 11:52 README.md*
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 algo/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep  6 20:45 c/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 english/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 git/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 h5/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:34 linux/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 math/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 other/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 powershell/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 python/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:30 reference/
$ wc -l < hello.txt 
18
    1. command << 分界符:从标准输入读入,直到遇见分界符停止(替代默认的Ctrl+D 结束输入)｡
4.2.3.2 标准输出重定向
  • command > file:以覆盖方式,将command 的正确输出写入file(文件不存在则创建,存在则覆盖原内容)
  • command >> file:以追加方式,将command 的正确输出写入file｡
$ echo hello > file1
$ echo world > file2
$ echo "hello linux" >> file2
$ cat file1 file2 > file3
$ cat file1
hello
$ cat file2
world
hello linux
$ cat file3
hello
world
hello linux
4.2.3.3 文件描述符
  • 定义:输出重定向完整写法为fd>file 或fd>>file,fd 为文件描述符,默认不写为1;
  • 常用文件描述符:
    • 标准输入(stdin):0;
    • 标准输出(stdout):1;
    • 错误输出(stderr):2;
  • 示例:
    • grep li si file 2> errfile(将错误输出写入errfile);
    • grep li si file > file1 2>&1(正确和错误输出均写入file1,注意2>& 之间无空格);
    • ls -l > /dev/null(输出重定向到/dev/null,数据被丢弃,无法恢复)｡

4.2.4 命令执行操作符

  1. 顺序执行:用";"连接多条命令,依次执行｡
  2. 逻辑与("&&"):仅当前一条命令正确执行时,后一条命令才执行｡
  3. 逻辑或("||"):仅当前一条命令执行错误时,后一条命令才执行｡

4.2.5 小括号和大括号

  1. shell 类型:
    • 交互shell:启动后等待用户输入命令,执行完显示提示符;
    • 非交互shell:运行外部命令或脚本时,交互shell 创建的子shell,运行结束后子shell 进程结束｡
  2. 命令组合:小括号()和大括号{}均可将若干命令括起,逻辑上视为一条命令｡
  3. 后台进程:运行过程中不响应用户输入和终端控制信号,但结果仍可能输出到显示器｡

第5章 用户管理

5.1 用户与用户组管理

  1. 用户名和ID 对应关系存储文件:/etc/passwd
$ cat /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
daemon:x:1:1:daemon:/usr/sbin:/usr/sbin/nologin
bin:x:2:2:bin:/bin:/usr/sbin/nologin
sys:x:3:3:sys:/dev:/usr/sbin/nologin
sync:x:4:65534:sync:/bin:/bin/sync
games:x:5:60:games:/usr/games:/usr/sbin/nologin
man:x:6:12:man:/var/cache/man:/usr/sbin/nologin
lp:x:7:7:lp:/var/spool/lpd:/usr/sbin/nologin
mail:x:8:8:mail:/var/mail:/usr/sbin/nologin
news:x:9:9:news:/var/spool/news:/usr/sbin/nologin
uucp:x:10:10:uucp:/var/spool/uucp:/usr/sbin/nologin
proxy:x:13:13:proxy:/bin:/usr/sbin/nologin
www-data:x:33:33:www-data:/var/www:/usr/sbin/nologin
backup:x:34:34:backup:/var/backups:/usr/sbin/nologin
list:x:38:38:Mailing List Manager:/var/list:/usr/sbin/nologin
irc:x:39:39:ircd:/run/ircd:/usr/sbin/nologin
_apt:x:42:65534::/nonexistent:/usr/sbin/nologin
nobody:x:65534:65534:nobody:/nonexistent:/usr/sbin/nologin
systemd-network:x:998:998:systemd Network Management:/:/usr/sbin/nologin
systemd-timesync:x:996:996:systemd Time Synchronization:/:/usr/sbin/nologin
dhcpcd:x:100:65534:DHCP Client Daemon,,,:/usr/lib/dhcpcd:/bin/false
messagebus:x:101:101::/nonexistent:/usr/sbin/nologin
syslog:x:102:102::/nonexistent:/usr/sbin/nologin
systemd-resolve:x:991:991:systemd Resolver:/:/usr/sbin/nologin
uuidd:x:103:103::/run/uuidd:/usr/sbin/nologin
landscape:x:104:105::/var/lib/landscape:/usr/sbin/nologin
polkitd:x:990:990:User for polkitd:/:/usr/sbin/nologin
d111kc:x:1000:1000:,,,:/home/d111kc:/bin/bash
postgres:x:105:109:PostgreSQL administrator,,,:/var/lib/postgresql:/bin/bash
postfix:x:106:110::/var/spool/postfix:/usr/sbin/nologin
sshd:x:107:65534::/run/sshd:/usr/sbin/nologin
  1. 用户主目录创建规则:默认情况下,管理员创建用户时,在/home 目录下创建用户主目录｡
  2. 用户密码信息存储目录:/etc

5.2 用户和用户组管理相关的文件

文件权限:

  • /etc/passwd(用户基本信息):权限为rw-r--r--
  • /etc/shadow(用户密码信息):权限为rw-------
$ sudo cat /etc/shadow
[sudo] password for d111kc: 
root:$y$j9T$p3soBj08aYrVMxMB60k9Q.$FTWVh8JDB45bJnCbewcKfz7XtnZM17yyqzVTEYS6KN/:20313:0:99999:7:::
daemon:*:20094:0:99999:7:::
bin:*:20094:0:99999:7:::
sys:*:20094:0:99999:7:::
sync:*:20094:0:99999:7:::
games:*:20094:0:99999:7:::
man:*:20094:0:99999:7:::
lp:*:20094:0:99999:7:::
mail:*:20094:0:99999:7:::
news:*:20094:0:99999:7:::
uucp:*:20094:0:99999:7:::
proxy:*:20094:0:99999:7:::
www-data:*:20094:0:99999:7:::
backup:*:20094:0:99999:7:::
list:*:20094:0:99999:7:::
irc:*:20094:0:99999:7:::
_apt:*:20094:0:99999:7:::
nobody:*:20094:0:99999:7:::
systemd-network:!*:20094::::::
systemd-timesync:!*:20094::::::
dhcpcd:!:20094::::::
messagebus:!:20094::::::
syslog:!:20094::::::
systemd-resolve:!*:20094::::::
uuidd:!:20094::::::
landscape:!:20094::::::
polkitd:!*:20094::::::
d111kc:$y$j9T$ozJT7Pr6nfn8l1rFCo.yW1$5XIWHKWz2GQrmbZiuLdyl/4ljpgRvYLb48NxTv5l5F/:20313:0:99999:7:::
postgres:!:20337::::::
postfix:!:20341::::::
sshd:!:20341::::::

5.3 用户和用户组管理的命令

5.3.1 用户的添加

  1. 命令格式: useradd 用户名
  2. 创建过程:
    • 系统读取/etc/login.defs 和/etc/default/useradd 配置文件;
    • 在/etc/passwd､/etc/shadow､/etc/group､/etc/gshadow 文件中添加用户数据;
    • 在/etc/default/useradd 设定目录下建立用户主目录;
    • 复制/etc/skel 目录所有文件到用户主目录｡
  3. /etc/passwd 文件结构:每行7 个字段,格式为"用户名:密码:UID:GID:描述性信息:主目录:默认shell"，例如 root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
    • 用户名:字符序列;
    • 密码:x 表示设密码,实际密码存于/etc/shadow;
    • UID:取值0-65535(0 为root,1-499 为系统用户,500+为普通用户);
    • GID:初始组仅1 个,附加组可多个;
    • 主目录:root 主目录为 /root,普通用户主目录为/home/用户名;
    • 默认shell:一般为/bin/bash｡

5.3.2 密码配置命令

  1. 命令格式: passwd 用户名
  2. 权限规则:
    • 普通用户:仅能修改自己的密码;
    • 超级用户(root):可修改自己和其他用户的密码｡

5.3.3 修改用户信息命令

  1. 命令格式: usermod [选项] 用户名
  2. 常用选项:
    • -L:临时锁定用户(Lock);
    • -U:解锁用户(Unlock)｡

5.3.4 修改用户密码状态命令

命令格式: change 用户名

5.3.5 删除用户命令

  1. 命令格式: userdel -r 用户名 (仅root 可用)｡
  2. 选项含义:-r:删除用户的同时删除其家目录｡
  3. 用户个人文件路径:
    • 主目录:/home/用户名;
    • 邮箱:/var/spool/mail/用户名｡

5.3.7 用户间切换命令

  1. 命令格式: su [-] 用户名
  2. 选项含义:
    • -:切换用户身份的同时,切换工作环境(包括PATH 变量､MAIL 变量等);省略用户名时,默认切换为root

5.3.8 用户组管理命令

  1. 添加用户组: groupadd [选项] 组名
  2. 修改用户组信息: groupmod [选项] 组名
  3. 删除用户组:groupdel 组名(仅删除非用户初始组的组)
  4. 组管理员设置(代替root 管理组): gpasswd [选项] 组名
    • 无选项:为组设置密码(仅root 可用);
    • -a user:将user 用户加入组;
    • -d user:将user 用户从组移除｡

第6章 文件管理

6.1 文件系统

  1. 文件定义:文件系统中存储数据的命名对象,是用户最小的逻辑存储单元｡
  2. Linux 文件系统结构:所有文件和目录组织成从根节点"/"开始的倒置树状结构,按名访问文件｡

6.1.2 文件结构和类型

  1. 文件组成:所有文件由数据项和文件控制块(索引节点)组成｡
  2. 文件分类:
    • 按数据项结构:无结构文件(字符流文件)､有结构文件(如目录文件);
    • 常用分类:普通文件､目录文件､链接文件及设备文件｡
  3. 路径表示方法:
    • 绝对路径:从根目录(/)开始的文件/目录名称;
    • 相对路径:相对于当前路径的文件/目录名称｡

6.2 文件与目录操作

6.2.1 文件操作命令

6.2.1.1 cat 命令
  1. 功能:显示文件内容或连接合并文件｡
  2. 命令格式:
    • 显示内容: cat [选项] 文件名
    • 合并文件: cat 文件1 文件2 > 文件3(覆盖文件3 内容,不存在则创建)｡
  3. 常用选项:
    • -n:对输出的所有行编号;
    • -b:仅对非空行编号｡
6.2.1.2 more 命令
  1. 功能:分页显示文本文件内容，空格键翻页｡
  2. 命令格式: more 文件名
6.2.1.3 head 命令
  1. 功能:显示文件的前若干行内容｡
  2. 命令格式: head [选项] 文件名
  3. 选项:-n k:显示前k 行内容(默认显示10 行)｡
$ more hello.txt 
total 0
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:40 ./
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 10 19:27 ../
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:31 .git/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 .vscode/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 JavaScript/
-rwxrwxrwx 1 d111kc d111kc   29 Aug 13 11:52 README.md*
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 algo/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep  6 20:45 c/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 english/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 git/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 h5/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:34 linux/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 math/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 other/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 powershell/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 python/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:30 reference/
$ head -n 2 hello.txt 
total 0
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:40 ./
$ head hello.txt 
total 0
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:40 ./
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 10 19:27 ../
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 09:31 .git/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 .vscode/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 JavaScript/
-rwxrwxrwx 1 d111kc d111kc   29 Aug 13 11:52 README.md*
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 algo/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep  6 20:45 c/
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Aug 25 21:53 english/
6.2.1.4 tail 命令
  1. 功能:查看文件末尾的数据｡
  2. 命令格式: tail [选项] 文件名
  3. 选项:
    • -n k:显示后k 行内容;
    • -f:监听文件新增内容(中止按Ctrl+C)｡
6.2.1.5 touch 命令
  1. 功能:创建文件或修改文件时间参数｡
  2. 命令格式: touch [选项] 文件名
  3. 选项:-a:仅修改文件访问时间｡
6.2.1.6 grep 命令
  1. 功能:在一个或多个文件中搜索特定字符模式(正则表达式),模式可为字符､字符串､单词或句子｡
  2. 正则表达式基础(与通配符含义不同):
    • c*:匹配0 个或多个字符c;
    • .:匹配任意一个字符;
    • [xyz]:匹配方括号中任意一个字符;
    • [^xyz]:匹配方括号中字符外的所有字符;
    • ^:行首定位符;
    • $:行尾定位符｡
  3. 命令格式: grep [选项] 文件名
  4. 常用选项:-n:在每一行最前面列出行号｡
$ cat file3
hello
world
hello linux
$ grep world file3
world
$ grep linux file3
hello linux
$ cat file3 | grep linux
hello linux
6.2.1.7 sed 命令
  1. 功能:自动编辑一个或多个文件,简化文件反复操作,编写转换程序｡
  2. 命令格式: sed [选项] sed 命令文件名｡
  3. 选项:
    • -n:仅显示匹配处理的行;
    • -e:执行多个编辑命令(一般用";"代替);
    • -i:直接在文件中修改(不输出到显示器);
    • -f:从脚本文件读取命令执行(每行一个命令,无需";")｡
  4. 常用sed 编辑命令:
    • p:打印匹配行(print);
    • d:删除指定行(delete);
    • a:在匹配行后追加(append);
    • i:在匹配行前插入(insert);
    • c:整行替换;
    • r:读取文件内容;
    • w:将文本写入文件;
    • s:字符串替换(匹配正则表达式,substitution)｡
6.2.1.8 awk 命令
  1. 功能:格式化文本,进行复杂格式处理,擅长处理文本文件中的数据｡
  2. 命令格式: awk [选项] ‘匹配规则|执行命令|’ 文件名｡
  3. 数据字段变量(默认以空白字符为分隔符):
    • $0:代表整个文本行;
    • $1:代表第1 个数据字段;
    • $2:代表第2 个数据字段;
    • $n:代表第n 个数据字段｡
  4. 自定义分隔符:用-F 选项指定,如 awk -F ',' '{print $1}' file｡
  5. 示例:
    • awk '{print $1}' file(打印每行第1 个字段);
    • awk 'BEGIN {print "The File Contents:"} {print $0} END {print "End of File"}' file(添加文件首尾提示)｡
6.2.1.9 cp 命令
  1. 功能:复制文件和目录,支持复制整个目录｡
  2. 命令格式: cp [选项] 源文件 目标文件
  3. 常用选项:
    • -a:相当于-d､-p､-r 选项的集合;
    • -d:源文件为软链接时,复制的目标文件也为软链接;
    • -i:目标文件存在时,询问是否覆盖;
    • -l:创建源文件的硬链接(非复制文件);
    • -s:创建源文件的软链接(非复制文件);
    • -p:复制后保留原文件属性;
    • -r:递归复制(用于复制目录)｡
$ ls
file1  folder
$ cp file1 folder
$ find
.
./file1
./folder
./folder/file1
$ cp file1 folder/file2
$ find
.
./file1
./folder
./folder/file1
./folder/file2
6.2.1.10 rm 命令
  1. 功能:永久性删除文件或目录，root用户谨慎使用这个命令｡
  2. 命令格式: rm [选项] 文件或目录
  3. 常用选项:
    • -f:强制删除(force);
    • -i:删除前询问;
    • -r:递归删除(用于删除目录,含目录内所有内容)｡
6.2.1.11 mv 命令
  1. 功能:移动文件/目录,或对文件/目录重命名｡
  2. 命令格式: mv [选项] 源文件 目标文件
  3. 常用选项:
    • -f:强制覆盖;
    • -i:目标文件存在时,询问是否覆盖(默认);
    • -n:目标文件存在时,不覆盖且不询问;
    • -v:显示移动过程;
    • -u:目标文件存在且源文件更新时,升级目标文件｡
6.2.1.12 sort 命令
  1. 功能:对文本排序,默认按ASCII 码值升序输出｡
  2. 常用选项:-r:反向排序｡
6.2.1.13 wc 命令
  1. 功能:统计文本的行数､单词数或字符数｡
  2. 常用选项:
    • -l:仅统计行数;
    • -w:仅统计单词数;
    • -m:仅统计字符数｡

6.2.2 目录操作命令

6.2.2.1 mkdir 命令
  1. 功能:创建目录(make directories)｡
  2. 命令格式: mkdir [选项] 目录名
  3. 常用选项:
    • -m:手动配置目录权限(不使用默认权限);
    • -p:递归创建所有目录(如创建多级目录)｡
6.2.2.2 rmdir 命令
  1. 功能:删除空目录｡
  2. 常用选项:-p:递归删除空目录｡
6.2.2.3 cd 命令
  1. 功能:切换工作目录(change directory)｡
  2. 特殊符号含义:
    • ~:代表当前登录用户的主目录;
    • -:代表上次所在目录;
    • .:代表当前目录;
    • ..:代表上级目录｡
6.2.2.4 pwd 命令

功能:显示当前所在目录(print working directory)｡

6.2.2.5 ls 命令
  1. 功能:显示当前目录下的内容｡
  2. 默认行为:仅显示非隐藏文件名称,按文件名排序｡
  3. 常用选项:-a:显示全部文件(包括开头为"."的隐藏文件)｡
6.2.2.6 ln 命令
  1. 功能:创建链接文件｡
  2. 命令格式: ln [选项] 源文件 目标文件
  3. 选项:-s:创建软链接(不加则创建硬链接)｡
  4. 硬链接与软链接的区别:
    • 硬链接:修改源文件或硬链接,另一方数据均改变;不能跨文件系统(分区)建立,不能链接目录;
    • 软链接:相当于快捷方式;可跨分区,可链接目录;若删除源文件,软链接无法访问数据｡

6.3 访问权限管理

查看权限命令:ls -al(显示文件和目录的权限信息)

6.3.2 权限位

  1. 权限类型:对文件的读(r)､写(w)､执行(x)权限｡
  2. 权限位格式:共10 位,第1 位表示文件类型,后9 位分3 组(每组3 位),分别对应所有者(u)､所属组(g)､其他人(o)的权限｡
$ ls -l
total 0
-rwxrwxrwx 1 d111kc d111kc    0 Sep 11 12:49 file1
drwxrwxrwx 1 d111kc d111kc 4096 Sep 11 12:50 folder

6.3.2 修改权限位的命令

6.3.2.1 chmod 命令
  1. 权限与数字对应关系:r=4､w=2､x=1｡
  2. 数字方式修改权限:
    • 命令格式:chmod 权限值 文件名
    • 选项:-R:连同子目录中所有文件一起修改权限｡
  3. 符号方式修改权限:
    • 格式:chmod 用户身份+/-/=权限 文件名;
    • 用户身份:u(所有者)､g(所属组)､o(其他人)､a(所有身份);
    • 操作符:+（添加权限）､-（移除权限）､=（设置权限）;
    • 示例:chmod go+rwx file(给所属组和其他人添加读､写､执行权限)｡
6.3.2.2 umask 命令
  1. 功能:设置新建文件和目录的默认权限｡
  2. 默认umask 值:0022(第1 位为特殊权限,后3 位为实际掩码值,对应权限----w--w-)｡
  3. 初始权限计算方式:文件(或目录)的初始权限=最大默认权限-umask 权限(按字母形式减法)｡
    • 文件最大默认权限:666(rw-rw-rw-);
    • 目录最大默认权限:777(rwxrwxrwx);
    • 示例:666-033=644(rw-r--r--)｡
6.3.2.3 chown 命令
  1. 功能:修改文件(或目录)的所有者｡
  2. 命令格式:
    • 修改所有者:chown 所有者 文件或目录;
    • 同时修改所有者和所属组:chown 所有者:所属组 文件或目录;
    • 选项:-R:连同子目录中所有文件一起修改｡
6.3.2.4 chgrp 命令
  1. 功能:修改文件(或目录)的所属组｡
  2. 命令格式:chgrp 所属组 文件名(或目录名)｡

第7章 进程管理

进程管理的3 个核心作用:

  • 判断服务器的健康状态;
  • 查看系统中所有进程;
  • 杀死进程｡

7.2 进程监控

7.2.1 ps 命令

  1. 功能:查看系统中运行进程的详细信息(缺乏时效性,但最常用)｡
  2. 常用选项:
    • -a:显示一个终端的所有进程(除会话引线外);
    • -u:显示进程的归属用户及内存使用情况;
    • -x:显示没有控制终端的进程;
    • -l:以长格式显示详细信息;
    • -e:显示所有进程｡
  3. 推荐固定选项组合:
    • ps -aux:查看系统中所有进程;
    • ps -le:查看所有进程,并显示父进程PID 和进程优先级;
    • ps -l:仅查看当前shell 产生的进程｡
  4. 僵尸进程:因进程非正常停止或程序编写错误,子进程先于父进程结束,且父进程未正确回收子进程,导致子进程长期存在于内存中｡

7.2.2 pstree 命令

功能:以树形结构显示程序和进程之间的关系｡

7.2.3 top 命令

  1. 功能:动态持续监听进程运行状态,提供交互界面,支持定制输出｡
  2. 默认行为:每隔3 秒刷新一次输出｡
  3. 缓存与缓冲的区别:
    • 缓存:读取硬盘数据时,将常用数据存入内存缓存区,后续读取直接从缓存获取,加快读取速度;
    • 缓冲:写入硬盘数据时,先将数据放入缓冲区,再集中写入硬盘,减少磁盘碎片和寻道次数,加快写入速度｡

7.2.4 lsof 命令

  1. 功能:list opened files,查询进程调用的文件(ps 命令可查进程, lsof 可查进程关联的文件)｡
  2. 常用选项:
    • -c 字符串:仅列出以该字符串开头的进程打开的文件;
    • -p PID:列出指定PID 进程打开的文件｡

7.3 结束进程

  1. 进程信号:进程管理(关闭､重启)依赖信号,可用"kill -l"查询系统识别的信号｡
  2. 常见进程信号:
    • 1(SIGHUP):进程立即关闭,重新读取配置文件后重启;
    • 9(SIGKILL):立即结束程序运行,不可被阻塞､处理和忽略,用于强制终止进程;
    • 15(SIGTERM):正常结束进程的默认信号,若进程异常则无法终止,需用SIGKILL(信号9)｡
  3. 强制终止高资源消耗进程:最合适的信号值是9｡

7.4 进程优先级

  1. 优先级参数:Linux 中用PRI 和NI 表示进程优先级,数值越小,进程越优先被CPU 处理｡
    • PRI:由内核动态调整,用户不能直接修改;
    • NI:用户可修改,通过调整NI 间接影响PRI;
    • 关系:PRI(最终值)=PRI(原始值)+NI｡
  2. 修改NI 值的注意事项:
    • NI 范围:-20~19;
    • 普通用户:仅能调整自己的进程,且NI 值范围为0~19(只能调高,不能调低);
    • root 用户:可设定NI 为负值,并调整任何用户的进程;
    • 默认NI 值:0｡
  3. 调整优先级的命令:
    • nice 命令:给待启动的进程赋予NI 值,不能修改已运行进程｡格式: nice [-n NI 值] 命令;
    • renice 命令:修改已运行进程的NI 值｡格式: renice [优先级] PID｡

第8章 存储管理

8.1 存储设备的查看

8.1.1 硬盘分类与结构

  1. 硬盘按存储介质分类:
    • 机械硬盘(HDD):采用磁性碟片存储数据;
    • 固态硬盘(SSD):通过闪存颗粒存储数据｡
  2. 机械硬盘:
    • 逻辑结构:磁道､扇区和柱面;
    • 接口类型:IDE(电子集成驱动器)､SATA(串口)､SCSI(小型计算机系统接口);
    • 最小存储单位:扇区｡
  3. 固态硬盘与机械硬盘的区别:
    • 优势:低能耗､无噪声､抗震动､低散热､体积小､速度快;
    • 劣势:价格更高,使用寿命有限｡

8.1.3 存储设备的挂载

  1. 挂载定义:将硬件设备的文件系统与Linux 系统的文件系统,通过指定目录(挂载点)关联,硬件设备需挂载后才能使用｡
  2. 自动挂载与手动挂载:
    • 自动挂载:部分设备(如硬盘)系统启动时自动挂载;
    • 手动挂载:部分设备(如U盘､光盘)需手动操作｡
8.1.3.1 mount 命令
  1. 查看挂载信息:
    • mount:显示已挂载设备信息;
    • mount -l:额外显示卷标名称｡
  2. 自动挂载遗漏设备: mount -a:检查/etc/fstab 文件,自动挂载未挂载设备(/etc/fstab 为系统开机自动挂载配置文件)｡
  3. 手动挂载格式: mount [-t 系统类型] [-L 卷标名] [-o 特殊选项] [-n] 设备文件名 挂载点｡
    • 选项含义:
      • -t 系统类型:指定文件系统类型(如EXT2､EXT3､EXT4､iso9660､vfat);
      • -L 卷标名:通过卷标名挂载(替代设备文件名);
      • -n:不将挂载情况写入/etc/mtab 文件(如单人维护模式);
      • -o 特殊选项:指定额外选项(如读写权限､同步/异步)｡
8.1.3.2 卸载命令

命令:umount 设备文件名或挂载点｡

8.1.3.3 具体设备挂载示例
  1. 挂载光盘:
    • 创建挂载点: mkdir /mnt/cdrom/;
    • 挂载命令: mount /dev/cdrom /mnt/cdrom/｡
  2. 挂载U盘:
    • 查看设备文件名: fdisk -l(假设为sda1);
    • 创建挂载点: mkdir /mnt/usb;
    • 挂载命令: mount -t vfat /dev/sda1 /mnt/usb/｡
  3. 自动挂载配置:root 身份在/etc/fstab 文件中添加设备信息,实现开机自动挂载｡

8.2 分区管理

分区命令:fdisk 和parted｡

  • fdisk:常用,不支持大于2TB 的分区;
  • parted:支持大于2TB 的分区,也可分配小分区｡

8.2.1 fdisk 命令

  1. 查询硬盘和分区: fdisk -l｡
  2. 给硬盘分区: fdisk 设备文件名(注意:不要在当前系统硬盘上尝试,会删除系统)｡
  3. 建立主分区过程:fdisk 硬盘名→n(新建)→p(建立主分区)→l(指定分区号)→按Enter(默认从柱面1 开始)→+5G(指定分区大小)｡
  4. 分区规则:
    • 主分区+扩展分区最多4 个;
    • 扩展分区最多1 个｡
  5. 分区生效:
    • 保存退出:w 命令;
    • 不保存退出:q 命令;
    • 不重启刷新分区表:partprobe 命令｡

8.2.2 parted 命令

  1. 交互模式进入: parted 硬盘设备文件名｡
  2. 交互模式帮助:输入help 查看支持的命令｡
  3. 格式化限制:parted 交互命令格式化仅支持ext2 文件系统,其他格式需用系统mkfs 命令｡
  4. 注意事项:parted 所有操作立即生效,无需保存｡

8.3 磁盘管理工具

8.3.1 df 命令

  1. 功能:显示Linux 系统中各文件系统的硬盘使用情况(总容量､已用容量､剩余容量等),数据来源于超级块(Super Block)｡
  2. 命令格式: df [选项] [目录或文件名]｡
  3. 常用选项:
    • -a:显示所有文件系统信息(包括/proc､/sysfs 等);
    • -h:用MB/GB 等习惯单位显示;
    • -i:显示inode 数量(不显示硬盘容量);
    • 无选项:默认以KB 为单位显示｡
  4. 目录关联:df 后加目录名,自动分析目录所在分区并显示该分区信息｡

8.3.2 du 命令

  1. 功能:统计目录或文件所占磁盘空间容量｡
  2. 命令格式: du [选项] [目录或文件名]｡
  3. 常用选项:
    • -a:显示所有子目录和子文件的磁盘占用量;
    • -h:用习惯单位显示;
    • -s:仅统计总磁盘占用量(不列出子目录/子文件);
    • 无选项:统计当前目录总占用量及所有子目录占用量(默认KB,不统计子文件)｡
  4. 文件删除特点:删除文件后,需所有程序不再使用该文件,系统才释放空间;df 命令会统计已删除但未释放的空间,更精确｡

8.3.3 fsck 命令

  1. 功能:检查文件系统并尝试修复错误｡
  2. 命令格式: fsck [选项] 分区设备文件名｡
  3. 常用选项:
    • -a:自动修复,无提示;
    • -r:交互式修复,修改前询问用户｡
  4. 丢失文件恢复:修复后若有文件丢失,可到"lost+found"目录查找,用file 命令查看文件类型判断用途｡

第9章 设备管理

9.1 设备文件

  1. Linux 设备管理方式:通过设备文件统一管理硬件设备,隐藏硬件特性和管理细节,实现用户程序与设备无关性(用户使用设备与使用普通文件一致)｡
  2. 设备文件位置:/dev 目录,每个设备对应一个设备文件｡

9.1.1 设备命名规则

  1. 设备文件名组成:主设备号+次设备号｡
    • 主设备号:代表设备类型(如hd=IDE 硬盘､sd=SCSI 硬盘､tty=终端);
    • 次设备号:代表同类设备中的序号｡
  2. 常见设备文件名:
    • IDE 硬盘:/dev/hda､/dev/hdb､/dev/hdc､/dev/hdd(最多4 个),hda1 表示hda 的第一个主分区;
    • SCSI 硬盘:/dev/sda､/dev/sdb 等;
    • 软盘:/dev/fd0;
    • 磁带机:/dev/st*(自动回卷)､/dev/nst*(不自动回卷,常用),序号越小越靠前(如nst0 为第一个);
    • 硬盘分区编号:主分区/扩展分区1-4,逻辑分区5+;
    • 硬盘数量标识:系统用a~p 代表16 块不同硬盘｡

9.1.2 硬盘第一个扇区

  1. 组成:主引导记录(446 字节)+分区表(64 字节)+结束符(2 字节)｡
  2. 分区表限制:每个分区信息占16 字节,最多记录4 个分区(即4 个主分区)｡

9.1.3 特殊设备文件

  1. /dev/null:空设备,只写文件,写入内容永久丢失,读取返回空｡
  2. /dev/zero:伪输入设备,用于创建指定长度的初始化空文件｡
  3. /dev/full:特殊设备文件,写入时返回"设备无剩余空间"(错误码ENPOSPC),读取返回无限二进制流,用于测试程序磁盘满时的行为｡
  4. /dev/random/urandom:随机数发生器/伪随机数发生器｡

9.1.4 设备分类

按是否对应物理实体:物理设备､虚拟设备｡

9.2 常用的设备命令

系统硬件检测:启动时检测硬件并加载驱动程序(模块),检测结果记录在/proc 目录｡

9.2.1 查看CPU 信息的命令

lscpu 命令:查看CPU 和处理单元的信息｡

9.2.2 查看内存信息的命令

9.2.2.1 free 命令
  1. 功能:显示系统内存状态(空闲/已用物理内存､swap 内存､内核使用的缓冲区)｡
  2. 命令格式: free [选项]｡
  3. 常用选项:
    • -k:以KB 为单位(默认);
    • -b:以字节为单位;
    • -m:以MB 为单位;
    • -g:以GB 为单位;
    • -t:输出内存和swap 分区总量;
    • -o:不显示系统缓冲区列;
    • -s 间隔秒数:按指定间隔持续显示｡
  4. swap:交换分区,即虚拟内存｡
9.2.2.2 vmstat 命令
  1. 功能:Virtual Memory Statistics,统计虚拟内存,Linux 内存管理通过"调页(Paging)"和"交换(Swapping)"实现｡
  2. 相关概念:
    • Page-Out:页面写入磁盘;
    • Page-In:页面从磁盘回到内存;
    • 页面错误(Page Fault):内核需要的页面不在物理内存中(因Page-Out);
    • 颠簸(Thrashing):pageout 频繁发生,内核管理分页时间超过运行程序时间,系统性能急剧下降或暂停｡

9.2.3 查看块设备的命令

9.2.3.1 dmesg 命令
  1. 功能:查看Linux 系统启动信息,常用于查看硬件信息｡
  2. 启动信息文件:/var/log/dmesg(也可通过该文件查看)｡
9.2.3.2 lsblk 命令
  1. 功能:列出系统中所有可用块设备信息及依赖关系(不列出RAM 盘)｡
  2. 块设备定义:按可寻址块为单位I/O,一次操作固定大小数据块,通过缓冲区读写,允许随机访问,适用于大量信息传输(如硬盘､闪存盘､CD-ROM)｡

9.2.4 磁盘配额的命令

9.2.4.1 quota 命令
  1. 功能:查询磁盘空间限制及已使用空间｡
  2. 命令格式:
    • quota [选项] 用户名;
    • quota [选项] 群组名｡
9.2.4.2 quotacheck 命令
  1. 功能:扫描含挂载参数usrquota 和grpquota 的文件系统,建立磁盘配额记录文件｡
  2. 命令格式:quotacheck [选项] 文件系统｡
9.2.4.3 quotaon 命令

功能:启动磁盘配额服务｡

9.2.4.4 quotaoff 命令

功能:关闭磁盘配额服务｡

第10章 网络管理

10.1 管理网络接口

10.1.1 计算机基本网络参数

  1. IP 地址:标识一块网卡接口,由网络号和主机号组成｡
  2. 子网掩码:与IP 地址成对出现,确定网络部分位数(对应子网掩码为1 的位为网络部分)｡
  3. 网关:实现跨区域通信｡
  4. DNS:实现域名与IP 地址的映射｡

10.1.2 Linux 联网配置步骤

  1. 为每个网络接口分配IP 地址和子网掩码(Netmask);
  2. 配置默认网关(Gateway);
  3. 配置一个或多个DNS 服务器｡

10.1.3 网络接口卡(NIC)

  1. 功能:实现联网操作的PCI 设备｡
  2. 内核检测:Linux 内核可检测所有连接的PCI 设备,用lspci 命令验证｡

10.1.4 网络接口

  1. 访问方式:Linux 内核不允许将NIC 作为文件访问,/dev 目录无NIC 设备节点,通过网络接口访问NIC｡
  2. 常用网络接口名称及类型:
    名称 类型
    eth0 以太网
    lo (虚拟)回环设备
    ppp0 使用PPP 协议的串口设备(调制解调器)
    tr0 令牌环(token ring)
    fddi0 光纤

10.1.5 网络接口检测与配置

  1. 检测所有接口:ifconfig -a(显示已识别的所有网络接口信息);
  2. 检测活跃接口:ifconfig(不加选项,仅显示活跃接口)｡
  3. 接口配置文件:
    • 激活脚本:/etc/init.d/network;
    • 配置文件目录:/etc/sysconfig/network-scripts;
    • 配置文件命名:以ifcfg- 命名(如ifcfg-eth0)｡
  4. 回环接口默认配置:IP 地址127.0.0.1,子网掩码255.0.0.0｡

10.2 基本IP 路由和网关

  1. IP 地址结构:每个IP 地址包括网络部分和主机部分｡
  2. 子网掩码对应网络类型:
    • A 类网络:子网掩码255.0.0.0(网络地址含第1 个IP 字段);
    • B 类网络:子网掩码255.255.0.0(网络地址含前2 个IP 字段);
    • C 类网络:子网掩码255.255.255.0(网络地址含前3 个IP 字段)｡
  3. 以太网地址:
    • 每个以太网接口有两个地址:IP 地址(用于跨网络主机通信)､MAC 地址(用于同一IP 网络内主机通信)｡
  4. 本地网络通信过程:
    • 确认目标主机与本机在同一网络;
    • 通过ARP 协议(地址解析协议)获取目标主机的MAC 地址;
    • 保存IP 地址/MAC 地址对到ARP 缓存(用arp -a 检测缓存,arp -n 查看IP 与MAC 映射表)｡
  5. ARP 协议作用:将以太网MAC 地址与IP 地址关联｡

10.3 配置DNS 客户机

10.3.1 域名系统(DNS)

  1. 功能:分布式数据库,将复杂的IP 地址转换为简明的域名,实现主机名与IP 地址的转换,在TCP/IP 网络中至关重要｡
  2. /etc/hosts 文件:早期实现IP 与主机名对应的静态表｡

10.3.2 DNS 查询方式

  1. 静态查询:通过/etc/hosts 文件查询;
  2. 动态查询:通过/etc/resolv.conf 文件中列出的域名服务器查询｡
  3. resolve 库解析流程:先执行静态查询,再通过/etc/resolv.conf 中的域名服务器进行动态查询｡

10.4 DHCP 配置详解

  1. DHCP 定义:Dynamic Host Configuration Protocol(动态主机配置协议),局域网网络管理协议｡
  2. DHCP 工作方式:
    • 客户端无固定IP 地址,接口启用(ifup)时动态获取IP,接口停用(ifdown)时释放IP;
    • 客户端配置:接口配置文件中BOOTPROTO 变量设为dhcp;
    • dhclient 守护进程:管理DHCP 通信,自动应用接收的信息(添加默认网关到路由表､写入DNS 服务器到/etc/resolv.conf､设定NIS 域)｡

10.5 配置Web 服务器

  1. HTTP 协议:Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议),用于客户端和服务器之间的通信｡
  2. Apache 应用程序:实现WWW 服务器功能,为用户提供Web 浏览服务｡

10.6 配置Telnet

(文档中未提及详细内容,暂略,仅提及为远程控制Web 服务器的常用方法之一)

10.7 其他网络设置

10.7.1 分配主机名

  1. hostname 命令:检验机器主机名,或动态分配主机名｡

10.7.2 /etc/sysconfig/network 文件

  1. 功能:记录通用联网配置信息,定义整合到启动过程中的shell 变量｡

10.7.3 网络配置作为service 管理

  1. 命令格式:service network stop/start/restart(管理网络服务的启动/停止/重启)｡

10.8 网络诊断工具

10.8.1 常用诊断命令

10.8.1.1 ping 命令
  1. 功能:测试本机与远程主机的底层IP 连通性｡
  2. 用法:接受主机名或IP 地址作为参数,如 ping www.baidu.com｡
10.8.1.2 host 命令
  1. 功能:直接执行DNS 查询｡
  2. 用法:默认使用/etc/resolv.conf 中的域名服务器,如 host www.baidu.com｡
10.8.1.3 traceroute 命令
  1. 功能:显示数据包从本机到目标主机的路由器路径｡

10.8.2 tcpdump 命令

  1. 功能:监视网络,显示独立数据包信息概要,持续执行直到Ctrl+C 取消｡
  2. 示例:截取HTTP 协议(端口80)数据并以二进制格式保存到http.capture: tcpdump -p 80 > http.capture｡

10.8.3 常见网络配置问题与答案

  1. 列出所有当前活跃网络接口的命令:ifconfig｡
  2. 回环接口默认IP 和子网掩码:127.0.0.1/255.0.0.0｡
  3. 定义本地主机名和IP 地址转换的文件:/etc/hosts｡
  4. 动态设置主机名为station.example.com 的命令:hostname station.example.com｡
  5. 定义主机名并在启动时自动设定的文件:/etc/hosts｡
  6. 启用Linux 机器路由功能的配置文件:/etc/sysctl.conf(内核配置文件)｡
  7. 启用路由功能的参数:net.ipv4.ip_forward(设为1 启用,0 禁用)｡
  8. 直接执行DNS 主机名解析的程序:system-config-network-tui｡
  9. ifconfig 与修改配置文件的区别:ifconfig 暂时修改网络参数,不写入配置文件,重启后恢复配置文件设置｡

第11章 系统服务与日志

11.1 Linux 系统服务

  1. 服务定义:又称守护程序,系统启动时自动加载,系统退出时自动停止的系统服务｡

11.2 启动和关闭服务

  1. 守护程序分类:
    • 独立启动服务(stand alone):可独立启动;
    • 总管程序管理服务(super daemon):通过总管程序统一管理｡
  2. 独立服务启动方式:
    • 使用/etc/init.d/目录中的启动脚本;
    • 使用service 服务命令｡

11.3 查看日志

  1. 日志管理服务:绝大多数系统日志由rsyslogd 服务统一管理｡
  2. Apache 服务日志:由Apache 软件自行产生,日志格式与系统默认日志一致｡
  3. 日志文件位置:/var/log/目录( /var/ 目录用于保存系统动态数据)｡

11.4 管理日志

  1. rsyslogd 服务配置文件:/etc/rsyslogd.conf,定义各服务不同等级日志的记录位置｡

第12章 VI 编辑器

12.2 工作模式

VI 编辑器有3 种工作模式:命令模式､文本编辑模式和末行模式｡

12.3 进入和退出VI

12.3.1 进入VI

  1. 常用进入方式:
    • vi:直接进入VI;
    • vi 文件名:文件不存在则创建,存在则打开;
    • vi+ 文件名:进入后光标停在文件最后一行开始处;
    • vi+n 文件名:进入后光标停在文件第n 行开始处;
    • vi+/字符串 文件名:进入后光标停在文件中指定字符串第一次出现的行首｡

12.3.2 保存文件或退出VI

  1. 命令模式:按两次Z 键,保存文件并退出VI｡
  2. 末行模式(常用命令):
    • w:保存文件,不退出VI(write);
    • q:不保存,直接退出VI(quit),文件有未保存改动时出错;
    • q!:强行退出VI,丢弃未保存改动(恢复文件原始内容);
    • wq:保存并退出VI(同ZZ)

Linux系统使用基础

常见Linux系统的安装与启动

常见桌面环境

  • KDE
  • GNOME
  • MATE
  • Cinnamon

用户相关命令

  • w：查看服务器上目前已经登录的用户信息，可知晓每个用户正在执行的命令。
  • who：查看服务器上目前已经登录的用户信息，无法知晓每个用户正在执行的命令。
  • passwd：修改密码。

软件包相关

  • 分类：源码包和二进制包。
  • 主流二进制包管理系统：RPM和DPKG。
  • RPM命令：
    • rpm -ivh 包全名：安装软件包，i-安装，v-显示更详细的信息，h-打印安装进度。
    • rpm -q 包名：查看包是否安装。
    • rpm -e 包名：卸载软件包。

其他基础命令

  • echo：
    • -n：不换行。
    • -e：支持反斜线控制的字符转换。
  • Linux命令基本格式：命令[选项][参数]。
  • 用户提示符与家目录：
    • 超级用户：提示符是#，家目录是/root。
    • 普通用户：提示符是$，家目录是/home/用户名。

常见的Linux命令和shell脚本编程技术基础

文件权限相关

  • chmod u+x 文件名：修改文件权限，给文件所有者添加可执行权限。

脚本执行方式

  1. bash 文件名
  2. bash < 文件名（如bash < sh01）
  3. chmod u+x 文件名后，直接执行./文件名

Shell引用字符

  • \（单斜杠）：用来转义特殊字符。
  • ''（单引号）：单引号里的所有字符均是普通字符。
  • ""（双引号）：双引号里的$、倒引号、\可以表示特殊含义。

输入输出重定向

  • 数据流动方向：>箭头指向的方向，就是数据流动的方向。
  • 具体用法：
    • wc -l < file：从文件file读取输入。
    • <<：使用特定的分节符作为命令输入的结束标志。
    • >（输出重定向符）：将输出写入指定文件中，覆盖文件原有内容。
    • >>（输出追加重定向符）：将输出附加到指定文件后面，不覆盖原有内容。

文件描述符

  • 0：表示标准输入。
  • 1：表示标准输出。
  • 2：表示错误输出。

逻辑操作符

  • &&（逻辑与）：只有第一条命令执行成功，第二条命令才会执行。
  • ||（逻辑或）：只有前一条命令执行错误，后面那一条命令才能执行。

括号用法

  • 小括号()：在执行组命令时，需要重新开启一个子shell来执行。
  • 大括号{}：在当前shell中执行。

其他常用符号

  • |（管道符）：前一个命令的输出是后一个命令的输入。
  • &（后台命令符）：将命令放到后台执行。
  • #：单行注释。

数组相关

  • 读取数组格式：${数组名[下标]}（如echo ${city[0]}）。
  • ${city[*]}和${city[@]}区别：前者将数组合并为一个词，后者是多个词。

变量相关

  • export 变量名：将用户自定义变量成为全局变量。
  • set：设置变量。
  • unset 变量名：注销变量。
  • 查询变量方式：
    • set：查询局部和全局变量。
    • env：查询所有环境变量。
    • export：查询环境变量。
  • declare：声明变量类型，-设置类型属性，+取消属性：
    • -a：声明数组型。
    • -i：声明整型。
    • -r：声明只读变量。
    • -x：声明环境变量。
  • 变量计算：let 变量名=（算术表达式）（如let a=（1+2））、expr 算术表达式（如expr 1 + 2）。

Case语句

  • 格式：每个程序的分支要用;;（双分号）结束。

脚本首行

  • #！/bin/bash：说明该脚本是用bashshell编写的。

环境变量PATH

  • 作用：决定了shell将到哪些目录中寻找命令或可执行程序。

shell命令分类

  • 无交互shell命令：不需要用户输入。
  • 交互shell命令：需要用户输入。

Linux系统管理技术

用户管理

用户和用户组对应关系

  • 一对一
  • 一对多
  • 多对一
  • 多对多

相关配置文件

  • /etc/passwd：存储用户名与ID的对应关系，其中用x表示此用户设有密码，真正密码在/etc/shadow中。
  • /etc/group：存储用户组名称与ID的对应关系。
  • /etc/shadow：存储用户密码（Linux密码采用SHA512散列加密算法）。
  • /etc/gshadow：存储组密码等组信息。
  • /etc/login.defs：用于创建用户时，对用户的一些基本属性设置默认值。

用户管理命令

  • useradd 用户名：添加用户。
  • passwd 用户名：配置用户密码。
  • passwd -S 用户名：查看用户密码信息。
  • chage 用户名：查看详细密码信息，还能使用户在第一次登录后必须修改密码，账户才能正常使用；与passwd都能修改密码。
  • usermod：修改用户信息，还能将用户加入组。
  • userdel 用户名：删除用户的相关数据。
  • su：用户间的命令切换：
    • su - 用户名：同时切换工作环境。
    • su -p 用户名：不切换工作环境。

用户组管理命令

  • groupadd 组名：添加用户组。
  • groupadd -n 老组名 新组名：修改组名。
  • groupdel 组名：删除组。
  • gpasswd：给组设置一个组管理员，或者将用户加入组，会使用户从原来的组移出。
  • newgrp 组名：切换用户的初始组。

注：每个用户都可以加入多个附加组，但是只能属于一个初始组。

文件管理

文件相关概念

  • Linux文件系统中的文件：是数据的集合，所有文件都由数据项和文件控制块（又称索引结点）组成。
  • Linux文件类型：
    1. 普通文件
    2. 目录文件
    3. 链接文件
    4. 设备文件
  • 文件时间参数（每个文件拥有三个）：访问时间、数据修改时间、状态修改时间。

文本查看命令

  • cat：显示文本文件的内容：
    • -n：对输出的所有行进行编号。
    • -s：遇到多个空白行，替换为1行的空白行。
  • more：分页显示文本文件的内容：
    • -c：先清屏再显示内容。
    • -n 数字：一次显示指定行数。
    • +n：从第n行开始显示。
  • head：显示文件的前若干行：
    • -n k：显示前k行。
    • -c k：显示前k个字节。
  • tail：查看文件末尾的数据。

文件操作命令

  • touch：创建文件、修改文件的时间参数：
    • -a：只修改访问时间。
    • -c：仅修改存在的文件的时间参数。
    • -m：只修改数据修改时间。
  • cp：复制文件和目录：
    • -r：用于复制目录。
    • -i：询问是否覆盖。
    • -s：创建软链接。
    • -l：创建硬链接。
    • -d：复制软链接文件。
    • -p：保存源文件的属性。
    • -a：包含-d、-p、-r等选项的集合。
  • rm：删除命令：
    • -f：强制删除。
    • -i：删除前询问。
    • -r：递归删除（用于删除目录）。
  • mv：移动文件，也可对文件进行重命名：
    • -f：强制覆盖。
    • 移动目录不用加-r。
  • sort：排序命令：
    • -n：以数值型进行排序。
    • -r：反向排序。
    • -f：忽略大小写。
    • -t：指定分割符。
    • -k [n,m]：指定排序范围。
  • wc：统计命令：
    • -l：只统计行数。
    • -w：只统计单词数。
    • -m：只统计字符数。
  • mkdir：创建新目录：
    • -p：递归创建所有目录。
    • -m：手动配置目录权限，不使用默认权限。
  • rmdir：删除空目录，只能删除空目录，更常用的是rm -r。
  • pwd：显示当前目录。
  • ls：显示当前目录下的内容：
    • -a：显示所有文件包括隐藏文件（以.开头的文件）。
    • -i：显示inode信息。
    • -l：使用长格式列出文件和目录信息。
  • ln：生成链接文件：
    • -s：创建软链接文件。

链接文件相关

  • 软链接：与快捷方式类似，会创建自己的inode和block，只不过block中不存储实际文件数据，可链接目录，可跨分区。
  • 硬链接：既不能跨文件系统，也不能链接目录。

文件权限相关

  • 权限位标识：
    • d：表示目录。
    • l：表示软链接。
    • r：读权限。
    • w：写权限。
    • x：可执行权限（对文件而言）。
  • 权限位格式：[rw- r-- r--]，分别为所有者权限、所属组权限、其他人权限。
  • 修改权限命令：
    • chmod 权限值 文件名（如chmod 755 file.txt）。
    • chmod a+w 文件名（给所有用户添加写权限）。
  • umask：默认权限，文件初始权限=文件的最大默认权限-umask权限。
  • chown：修改文件或者目录的所有者，格式chown 所有者 文件或目录。
  • chgrp：修改文件的所在组（change group），格式chgrp 所属组 文件名。

其他文件相关概念

  • 文件分类（按结构）：有结构文件和无结构文件。

进程管理

进程概念

  • 定义：一个正在执行的程序或命令。
  • 进程管理作用：
    1. 判断服务器的健康状态。
    2. 查看系统中的所有进程。
    3. “杀死”进程。

进程查看命令

  • ps：进程监控命令：
    • ps -aux：查看系统中所有进程。
    • ps -l：查看当前登录终端产生的进程。
  • pstree：以树形结构显示程序与进程的关系。
  • top：动态地持续监听程序的运行状态。
  • lsof（list opened files）：查看进程调用的文件：
    • -p PID：列出指定PID所指的进程打开的文件。
    • -c 字符串：列出以某个字符串开头的进程打开的文件。
    • -u 用户名：列出某个用户的进程打开的文件。

特殊进程

  • 僵尸进程：由于进程非正常停止或者程序编写错误，子进程先于父进程结束，但没有被正确回收，一直存在于内存中。

进程结束命令

  • kill：
    • kill -l：列出所有信号。
    • kill -1 PID：重启进程。
    • kill -9 PID：强制终止进程。
    • kill -15 PID：正常停止进程。
  • killall：依靠进程名杀死进程。
  • pkill：与killall类似，可按照终端号踢出登录用户（pkill -9 -t 终端号）。

进程优先级

  • 相关概念：PRI（优先级）和NI（ nice值），数字越小代表进程越优先，最终PRI=PRI+NI；用户不能修改PRI，由内核动态调整。
  • NI调整范围：-20-19；普通用户只能调整0-19，且只能调高。
  • 相关命令：
    • nice：给要启动的进程赋予NI值（如nice -n 5 ./test）。
    • renice：在进程运行时修改其NI值（如renice 5 -p PID）。

缓存和缓冲区别

  • 缓存：为了加快数据从硬盘中的读取速度。
  • 缓冲：为了加快向硬盘写入的速度。

存储管理

硬盘分类

  • 机械硬盘（HDD）：采用磁性碟片存储数据，组成包括磁盘盘片、磁头、主轴、传动轴；主要逻辑结构有磁道、扇区、柱面；扇区是磁盘的最小存储单元；所有盘片从外向内进行磁道编号（从0开始）；具有相同编号的磁盘形成一个圆柱体。
  • 固态硬盘（SSD）：采用存储芯片存储数据，存储芯片分为采用闪存和采用DRAM两类。

硬盘大小计算公式

硬盘大小=磁头数（盘面数2倍）×柱面数×扇区数×每个扇区的大小

常见机械硬盘接口

  • IDE（ATA）
  • SATA（串口）
  • SCSI

MBR相关

  • 概念：Linux系统初始化时，会根据MBR（Master Boot Record，主引导记录）来识别硬盘设备。
  • 结构：前446字节是引导加载程序，接着64字节是分区表，MBR留给分区表的磁盘空间只有64个字节，每个分区表的大小为16个字节，所以最多可划分4个分区。

硬盘分区好处

  1. 方便管理和控制。
  2. 提高系统的效率。
  3. 使用磁盘配额的功能限制用户使用的磁盘量。
  4. 便于备份和恢复。

分区命令

  • fdisk -l：查询本地可以识别的硬盘和分区。
  • fdisk 设备文件名：进入交互状态：
    • p：显示分区列表。
    • n：新建分区。
    • w：保存退出。
  • parted：用于高于2TB的硬盘分区：
    • parted 设备文件名：进入交互状态。
    • print：显示信息。
    • mkfs：格式化。
    • resize：调整分区的大小。
    • rm：删除分区。

挂载相关

  • 概念：将硬件设备的文件系统和Linux系统中的文件系统，通过指定目录进行关联。
  • 挂载命令mount：
    • -l：显示系统已挂载的设备信息。
    • -a：自动检查未挂载设备文件。
    • -t：指定欲挂载的文件类型。
  • 自动挂载文件：/etc/fstab。
  • 注：所有硬件设备必须挂载之后才能使用，有些硬件设备在每次系统启动时会自动挂载，有些则需要手动挂载。

存储相关命令

  • df：查看Linux系统中各文件系统的硬盘使用情况；与整个文件系统有关的数据保存在超级块中。
  • du：统计目录或者文件所占用磁盘空间的容量，-a显示所有子目录和文件的磁盘占用。
  • fsck：用于检查文件系统并尝试修复出现的错误。

df与du区别

df命令通过文件系统获取文件的磁盘占用量，du通过搜索文件计算。

RAID相关

  • RAID 0：由容量相同的两块及以上硬盘组成；将硬盘分成相同大小的块，数据输入时，将数据等分，分别写入到不同的硬盘中；缺点是没有数据冗余功能。
  • RAID 1：由两块硬盘组成；数据写入时，把同一份数据写入到两份硬盘中。
  • RAID 10/RAID 01：两者结合，先由两个硬盘组成第一个RAID 1，再由两个硬盘组成第二个RAID 1，最后将这两个组成RAID 0。
  • RAID 5：最少由三块硬盘组成，且容量一致；写入数据时，循环写入，在其中一块硬盘中加入一个奇偶校验值；这个奇偶校验值的内容是这次循环写入时其他硬盘数据的备份。
  • 建立RAID命令：mdadm。

设备管理

设备相关概念

  • 设备运行：每一个设备都是在驱动程序控制下运行的，均在/dev目录下。
  • 设备文件命名：如/dev/sda5，sd表示硬件设备，a为硬盘的编号，5为分区的编号。
  • 设备分类：虚拟设备、物理设备；虚拟设备文件没有对应的物理设备。

常见虚拟设备文件

  • /dev/null：空文件，是一个只写文件，所有写入的内容都会丢失。
  • /dev/zero：伪文件，是一个输入设备，写入的东西会丢失不见；主要用处是创建一个指定长度的初始化空文件。
  • /dev/full：特殊的设备文件，常被用于测试程序在遇到无空间时的行为。
  • /dev/random：随机发生器。

设备信息查看命令

  • lscpu：查看CPU和处理单元的信息。
  • /proc目录：存储内核检查到的各项硬件设备信息。
  • free：查看内存信息。
  • vmstat（virtual memory Statistics）：查看虚拟内存。
  • dmesg：查看系统的硬件信息、启动信息。
  • lsblk：列出系统所有可用的块设备信息。

虚拟内存相关概念

  • Page-out：页面写入磁盘的过程。
  • Page-In：页面从磁盘重新回到内存的过程。
  • Trashing（颠簸）：当Page-out页面频繁发生，内核管理分页的时间超过运行程序的时间。

磁盘配额

  • 分类：软限制（警告限制）和硬限制。
  • 相关命令：
    • quota：查询磁盘空间的限制。
    • quotacheck：建立磁盘配额的记录文件。
    • quotaon：启动磁盘配额服务。
    • quotaoff：关闭磁盘配额服务。
    • edquota：编辑磁盘配额参数。
    • setquota：批量化进行磁盘配额参数设定。

设备文件名组成

设备文件名一般由主设备号和次设备号构成。

网络管理

网络接口相关

  • 网络接口卡（NIC）：常见的有Eth0（以太网）、lo（回环设备）。
  • ifconfig命令：
    • ifconfig -a：检测目前已识别的网络接口信息。
    • ifconfig 接口名 up/down：激活和禁用接口。
  • 多宿主主机：一台正在侦听多个IP地址的机器。

IP地址相关

  • 组成：包括网络部分和主机部分。
  • 子网掩码：用来区分IP地址的网络部分和主机部分；定义的三类网络：
    • A类：255.0.0.0
    • B类：255.255.0.0
    • C类：255.255.255.0

以太网相关

  • 概念：链接层技术，每个以太网接口的地址有两个，IP地址和MAC地址。
  • IP地址与MAC地址区别：IP地址用于不同主机间的通讯，MAC地址用于同一IP网络中不同主机间的通讯。

相关协议与服务

  • ARP协议（地址解析协议）：用来确定目的机器的硬件地址；arp -a：检测机器的ARP缓存。
  • 默认网关：可以理解为路由器。
  • 路由表：route命令检测路由表。
  • DNS（域名系统）：作用是将复杂难记的IP地址转化为简单易记的域名；域名和IP地址的转化工作称为“域名解析”；相关文件：
    • /etc/hosts：静态查询，静态分配IP。
    • /etc/resolv.conf：动态查询，通过访问这个文件列出的域名服务器进行动态查询。
  • DHCP（动态主机配置协议）：使得计算机能够自动从IPS（Internet服务提供商）请求IP地址和网络参数。
  • Telnet：常用的远程控制Web服务器的方法。
  • Redis：默认端口号是6379。

主机名相关

  • hostname：查看或设置机器的主机名。
  • /etc/sysconfig/network：存储通用联网配置信息。

网络服务控制

  • service network start/restart/stop：启动/重启/停止网络服务。

网络诊断命令

  1. ping：检测两台机器间底层IP的连接性。
  2. host：用来执行DNS查询。
  3. traceroute：用来列出数据包穿行路由器的详细路径。
  4. tcpdump：检测网络活动。

网络配置问题诊断步骤

  1. ifconfig查看接口是否激活，IP地址和子网掩码是否正确。
  2. ping本地IP地址，看是否有回应。
  3. ping默认网关地址，看是否能与路由器通信。
  4. ping不在本地IP网络的机器。
  5. host查看是否能够解析主机名。

其他网络相关

  • 回环接口配置：IP为127.0.0.1，子网掩码为255.255.0.0。
  • 网关功能：跨区域通信。
  • HTTP（超文本传输协议）：用于客户端和服务器之间的通信。
  • ifconfig特点：暂时改变网络参数，不写入配置文件，重启后，从配置文件中设置网络参数。

系统服务与日志

守护进程分类

  • 可独立启动的服务。
  • 通过一个总管程序来统一管理的服务。

服务控制方法

  1. /etc/init.d/服务名 start/stop/status/restart
  2. service 服务名 start/stop/status/restart

日志相关

  • 日志管理服务：系统中的绝大多数日志文件是由rsyslogd服务来统一管理的。
  • 日志文件存储目录：/var/log/（/var/是用来保存系统动态数据的目录）。
  • rsyslogd服务配置文件：/etc/rsyslog.conf，用来确定各个服务不同等级的日志信息被记录的位置。
  • 日志服务和日志等级连接符号：
    • cron.info：表示日志等级大于info级别就记录。
    • cron.=emerg：表示日志等级是emerg等级就记录。
    • .！：代表不等于，除了该等级的日志外，其他等级日志都记录。
  • 日志接受对象~：代表这个日志不会被记录。
  • 日志轮替：logrotate进行日志轮替依靠/etc/logrotate.conf。
  • 日志分析工具：logwatch。

系统服务概念

Linux系统服务有时也成为守护程序，是在Linux系统启动时自动加载。

Linux系统的常用软件应用技术

编辑器

编辑器分类

  • 行编辑器
  • 全屏编辑器

VI编辑器

  • 性质：全屏文本编辑器，分为两个版本，view编辑器和vedit编辑器。
  • 三种模式：
    1. 命令模式：按下ESC键进入。
    2. 文本编辑模式：按i（当前位置插入）、a（后一位插入）、o（下一行插入）进入。
    3. 末行模式：按下：键进入。

VI编辑器保存与退出命令（末行模式）

  • w：保存当前文件，不退出VI。
  • w 文件名：将当前内容保存到指定文件中。
  • w！文件名：强行保存，文件已存在就覆盖。
  • q：退出VI。
  • q！：强行退出VI。
  • wq：保存并退出VI。
  • 退出只读文件：使用q或q！。

VI编辑器光标移动命令（命令模式）

  • nG：光标移动到文件第n行的行首；G移动到末行行首；1G移动到首行行首。
  • nw：光标向右移动n个字；w向右移动1个字。
  • nb：光标向左移动n个字；b向左移动1个字。
  • $：光标移动到当前行的行尾。

VI编辑器删除命令（命令模式）

命令 功能
x 删除光标所在位置的一个字符
nx 删除从光标开始的n个字符
db 删除光标左边的一个字符
ndb 删除向左的n个字符
d$ 删除光标到行末的所有字符
ndd 删除当前行开始的n行

VI编辑器文本查找（命令模式）

  • ？字符串：查找开头为字符串的字符，区分大小写。

VI编辑器文本替换（末行模式）

  • 格式：（1，$）s/查找的字符串/新字符串/（g），g表示所有，1，$表示从第一行到最后一行；1，m表示从第一行到m行。

VI编辑器复制粘贴（命令模式）

  • 复制命令：
    • yw：光标所在位置到字尾的字复制。
    • yb：向左复制一个字符。
    • y0：从光标到行首复制。
    • y$：复制从光标到行末的所有字符。
    • yy：复制当前行。
    • nyy：复制从当前行开始的n行。
  • 粘贴命令：
    • p：当前位置后面插入复制的文本。
    • P：当前位置前面插入复制的文本。

VI编辑器存储缓冲区

  • 分类：数字编号缓冲区和命名缓冲区。
  • 数字编号缓冲区：np即可找回数字编号为n的内容。
  • 命名缓冲区：使用小写字母a到z命名；缓冲区名+命令即可将内容保存到缓冲区。

VI编辑器其他命令

  • n命令：启动下一个编辑文件。
  • set命令：
    • set autoindent：首行对齐。
    • set ignorecase：忽略大小写。
    • set number：显示行号。
    • set +autoindent：取消首行对齐（+取消属性）。
  • 2p：将缓冲区2的内容复制到光标所在位置。
  • set命令选项分类：布尔触发性、数字型、串。

Emacs编辑器

Emacs界面组成

  • 标题栏
  • 菜单栏
  • 窗口区域
  • 模式行：冒号：后面两个字符表示缓冲区中文本的状态，--表示缓冲区未被编辑，**表示已被修改；%%表示只读缓冲区文本未被修改；%*表示只读缓冲区的文本已经被修改。
  • 回显行：屏幕的最后一行，提示符出现在这个区域；命令输入过程中，Ctrl+G退出。

Emacs退出命令

命令 功能
Ctrl+x Ctrl+S 保存文件并退出
Ctrl+x Ctrl+c 不保存文件退出
Ctrl+x Ctrl+w 另存为文件

Emacs文件和缓冲区命令

命令 功能
Ctrl+x Ctrl+F 搜索并打开文件
Ctrl+x Ctrl+V 打开另一个文件替换当前打开的文件
Ctrl+x Ctrl+I 在光标处插入文件
Ctrl+G 撤销命令

Emacs光标移动命令

命令 功能
Ctrl+F 光标前移一个字符
Ctrl+B 光标后移一个字符
Ctrl+P 光标移动到上一行
Ctrl+N 光标移动到下一行
Ctrl+A 光标移动到当前行行首
Ctrl+E 光标移动到当前行行尾
Ctrl+V 光标向前移动一屏
Alt+V 光标向后移动一屏
Alt+F 向前移动一个单词
Alt+B 向后移动一个单词
Alt+< 光标移动到文本开头
Alt+> 光标移动到文本末尾

Emacs删除命令

命令 功能
Backspace 删除光标前的一个字符
Ctrl+D 删除光标处的字符
Ctrl+x U 撤销上次修改
Alt+D 删除光标后的一个单词
Ctrl+x Backspace 删除前一句
Ctrl+K 删除光标到行尾的所有字符

Emacs搜索与替换

  • 搜索命令：
    • Ctrl+S：向前递增搜索。
    • Ctrl+R：向后递增搜索。
  • 替换命令（Alt+Shift+5进入替换命令）：
    • 空格键或Y键：替换当前匹配进入下一匹配。
    • Delete或N键：忽略当前匹配进入下一匹配。
    • Enter或Q：直接退出。
    • 句号.：替换当前匹配并退出。
    • ！：直接替换剩下的所有匹配。
    • ^：回到前一匹配处。

Emacs大小写字母转换命令

命令 功能
Alt+U 整个单词转为大写
Alt+L 整个单词转为小写
Alt+C 首字母改为大写
Ctrl+x Ctrl+U 指定区域改为大写
Ctrl+x Ctrl+L 指定区域改为小写

Emacs其他命令

  • 窗口分割：
    • Ctrl+x 2：水平分割2个窗口。
    • Ctrl+x 3：垂直分割2个窗口。
  • Ctrl+H：调用Emacs的帮助。
  • Enter：查看文件列表。
  • Ctrl+W：删除两个位置之间的所有文本。

Emacs相关概念

  • 重排：对文本中的内容进行操作，选中的一段文字表示区域，区域的起点叫做标记，光标移动到的位置和标记之间就是区域，光标在文本中的位置叫做光标点。

OpenSSH工具包

基础概念

  • 加密技术：SSH采用非对称加密技术（RSA）加密所有传输数据。
  • 协议：OpenSSH采用SSH协议。
  • 端口号：OpenSSH端口号是22，开启端口--add-port=22/tcp。
  • 主配置文件：/etc/ssh/sshd_config。
  • 密钥生成：OpenSSH采用随机的方式生成公私密钥。

常用命令

  • 登录：ssh root@host（root为用户名，host为主机地址）。
  • 退出：exit或logout。
  • 文件传输：
    • SFTP：安全文件传送协议。
    • scp：
      • 下载文件：scp (-r) root@192.168.56.1:/opt/test1.txt /opt/（-r用于下载目录）。
      • 上传文件：scp (-r) /opt/text.txt root@192.168.56.1:/opt/（-r用于上传目录）。
  • 免密登陆：生成的密钥文件存储在~/.ssh子目录中，id_rsa和id_rsa.pub分别是私钥和公钥。

协议层级

SSH是建立在应用层基础上的网络安全协议。

Linux系统的应用程序开发技术

开发环境与工具、调试与优化

GCC编译命令

  • gcc test.c -o test：将test.c文件编译为可执行文件test。
  • C语言程序的编辑过程：预处理、编译、汇编、链接：
    1. gcc -E test.c -o test.i：预处理输出。
    2. gcc -S test.i -o test.s：编译生成汇编文件。
    3. gcc -c test.s -o test.o：汇编文件转为二进制机器代码。
  • gcc -g：用于后续GDB调试。

GDB调试命令

  • 查看变量和设置变量：
    • print 变量名或表达式：查看变量值或表达式结果。
    • whatis 变量名：查看变量类型。
    • set variable n=7：变量赋值。
  • 调试控制：
    • kill：结束当前调试。
    • continue：继续当前调试。
    • next或step：单步调试。
  • 断点相关：info breakpoints：查看当前所有的断点。

库文件查找

编辑器gcc会在默认路径中寻找所需的库文件，使用-L选项后，会首先到指定的目录下去寻找相关库文件。

基于Linux的Web服务器的搭建、应用开发与部署

Java环境配置

需要配置4个环境变量：JAVA_HOME、JRE_HOME、PATH、CLASSPATH。

域名解析

在Linux环境下，能实现域名解析的功能软件模块是BIND。

DNS服务

DNS服务使用的端口是53。

MVC架构

MVC分别是模型（Model）、视图（View）、控制器（Controller）。