Linux基础 | 青训营笔记

学习linux的价值

• LInux是现代化应用程序交付的首选平台，无论是部署在裸机、虚拟化还是容器环境
• 公司内部服务（Tce、Fas、SCM）统一使用Debian Linux系统
• 熟悉Linux基础指令，熟练运维前端常用服务（Nginx,Node.js）
• 加深对操作系统概念和实现的理解，巩固基础知识

企鹅图标表明开源的Linux，为全人类共有

计算机硬件

计算机由五大基本单元组成

• 控制器

控制单元是计算机的一个核心单元，它负责控制和协调计算机各个部分的工作，使其协调配合，指挥计算机完成各项任务。

• 运算器

运算单元也是计算机的一个关键部分，其主要任务是执行各种数学操作和逻辑运算（如加、减、乘、除以及与、或、非等），处理数据。

• 存储器单元

存储单元是计算机中负责存储数据和程序的部分。存储单元包括随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、磁盘、光盘等存储设备，由于存储单元相对于其他单元更慢，因此计算机通常使用高速缓存来优化存储器的读写速度。

• 输入单元

输入单元通常是指计算机与外界交互的设备，例如键盘、鼠标、扫描仪、触摸屏等。输入单元的任务是将外界输入数据转换成数字信号，以便计算机处理。

• 输出单元

输出单元通常是指显示器、打印机、音响等设备，其主要任务是将计算机处理后的数字信号转换为人类可读的表格、图形、声音等形式。

运算的基本逻辑图

计算机操作系统（OS）

• 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

操作系统启动流程

UEFI（Unified Extensible Firmware Interface）和 BIOS（Basic Input-Output System）都是计算机启动过程中重要的组件，它们都是固件类型的程序，在计算机硬件开机后会运行，用来检查和初始化硬件，为操作系统准备工作环境。

BIOS是计算机启动的基础，在计算机诞生的早期就已经出现，负责检查硬件，初始化系统和读取启动设备上的启动引导程序。尽管BIOS在计算机发展的早期扮演了重要角色，但它也存在一些问题和限制，例如限制了硬盘分区大小、启动速度慢、稳定性差等。

UEFI是为了取代BIOS而出现的一种新型的固件类型。UEFI比BIOS更先进，它支持更大的硬盘分区、执行更多的自检程序、涉及到文件系统与磁盘间的数据传输时速度较快、开机速度快、性能更好、支持更多的引导设备、更加安全等等。UEFI比BIOS更加灵活，用户可以高度定制化BIOS环境，安全性方面还支持Secure Boot，专为防止操作系统被恶意程序替换而设计。

总的来说，UEFI比BIOS更先进和灵活，具有更好的性能和更好的安全性，逐渐成为了新一代的固件规范。

Linux系统概览

发展简史

1. 1991年：芬兰的学生 Linus Torvalds 开始编写一个小型的操作系统 kernel，他将其称为 “Freax”，当时的 kernel 大小只有数千个字符。
2. 1992年：Linus 发布了 kernel 的第一个公开版本（0.12），它能够运行在 Intel 386 处理器上，并且支持多任务、多用户和命令行界面等功能。
3. 1993年：Linux 开始引起开发者和爱好者的注意，一些人开始为 Linux 贡献代码和开发功能，使其变得更加稳定和实用。
4. 1994年：Red Hat 公司成立，开始开发 Linux 基础组件，并以商业模式销售自己的 Linux 发行版 Red Hat Linux。
5. 1995年：Linux 社区成立，吸引了越来越多的开发者和爱好者参与到 Linux 的开发和推广中。
6. 1996年：Debian 发布了自己的 Linux 发行版 Debian GNU/Linux。
7. 1998年：Netscape 公司宣布将其 Navigator 浏览器的源代码开放，并创建了开源组织 Mozilla。这个事件也鼓励了更多商业公司开始贡献代码和支持开源项目，包括 Linux。
8. 2000年：IBM 宣布对 Linux 的支持，开始向 Linux 输出大量资金和开发资源，以及将自己的大型机服务移植到 Linux 平台上，进一步推动了 Linux 的发展。
9. 2002年：企业级 Linux 发行版 Red Hat Enterprise Linux (RHEL) 发布，成为 Linux 在商业领域计算机上普及的第一个主要产品。
10. 2003年：阿里巴巴开源团队成立，将开始参与到 GNU/Linux 的社区建设中，并深耕云原生生态圈。
11. 2005年：Debian 开源协议发布，此时 Debian 协议被认为是最宽松的自由软件许可证之一。
12. 2018年：Red Hat 公司被 IBM 收购，IBM 承诺将继续支持 Red Hat 的开源发展和 Linux。
    的开发者和爱好者参与到 Linux 的开发和推广中。

Linux版本

• 内核版本

由作者本人去维护的一个版本,是操作系统的一块核心,提供了包括进程管理,内存管理,文件系统管理以及硬件资源管理等一系列的底层能力

• 发行版本(常见的操作系统)

一部分常见的发行版本

\

查看Linux系统内核版本

方法一:uname -a

方法二:cat /proc/version

查看Linux系统发行版本

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
• 学术研究与软件研发

Linux系统结构

Linux基本组成

• 内核

是 Linux 系统的核心和最底层的部分。内核负责管理系统的硬件、进程和内存等资源，并提供系统调用接口供应用程序调用。Linux 内核是由 Linus Torvalds 开发的。

• shell

是 Linux 中运行在内核之上的命令解释器。Shell 负责接收命令输入，解释命令并将命令传递给内核进行处理。常用的 Shell 包括 BASH、ZSH、KSH 等。

是用户和操作系统内核之间的一个接口，允许用户通过命令行或图形用户界面（GUI）与系统交互。

• 文件系统

提供了对存储设备和文件系统的访问和管理，如 mount、unmount等操作。

• 应用程序

在系统中存在的各种软件，如文本编辑器、浏览器、游戏等。

Linux体系结构

进程管理

• 进程是正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ID(PPID)唯一识别

查看启动的nginx进程

ps -ef grep nginx

查看某个进程

top -p 93824

关闭指定进程

kill 93824

全部进程动态实时视图

top

思考:系统中运行的程序远远大于CPU核数,那Linux系统是如何实现同时运行这么多程序的?

进程调度

定义: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

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进行,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:系统内核运行的空间

用户空间:应用程序运行的空间

文件系统(Linux中一切皆文件)

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

文件系统是采用树状的目录结构,最上层是/(根目录)

问题思考:Linux有这么多不同的文件系统,如何实现对用户提供统一调用接口的?

虚拟文件系统(VFS)

• 对应用层提供了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命令是挂载文件系统用的,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

• makdir demo 创建文件夹
• mv demo /home 移动demo文件夹到/home
• rm -r demo 删除demo文件夹
• touch file.txt 创建空文件夹
• cp file.txt file_bak.txt 复制文件

文件读取流程

用户权限

• 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：在系统中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

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的权限，包括读，写，执行

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 /&& makdir demo && ls -ld demo

• sudo useradd ceshi #创建一个用户，并赋予可写操作
• sudo passwd ceshi #设置用户密码
• su ceshi #切换 ceshi用户登录
• cd demo #进入demo文件夹
• touch index.js #创建index.js文件，提升无权限，需要给ceshi用户demo文件夹的权限
• sudo chmod o+r ./demo #demo 文件夹写权限赋予其他人
• su ceshi #切换 cheshi用户数据
• cd demo # 进入demo文件夹
• touch index.js #创建 index.js文件成功

Linux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，为Red hat操作系统的包管理系统
• DPKG，为Debian操作系统的包管理系统

Debian APT常用命令

• 列出所有课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_1> <package_2> <package_3>
• 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

Debain配置软件源

通常Debain系的Linux软件源配置文件：/etc/apt/sources.list

镜像地址：mirrors.aliyu.com/

/dist: 查找系统代号

/pool:查找软件分支