Linux 基础

01 计算机硬件

计算机由五大基本单元组成

控制器（协调和指挥计算机中其他部件进行工作）

运算器（进行算数和逻辑运算）[控制器和运算器共同组成CPU单元]

存储器单元（内存和外存（磁盘和光驱…））

输入单元（键盘、鼠标…）

输出单元（显示器、音箱…）

上图简单描述了基本单元的原型流程，从输入设备输入指今经过控制器、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。

02 计算机操作系统

操作系统 （Operating System，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

承上启下（承上：在操作系统之上可以运行应用程序，启下：通过操作系统可以直接与系统硬件进行交互）

问题思考

Q：程序启动必须有操作系统来执行，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?

操作系统启动流程

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，就是于 UEFI 的启动流程流程。BI0S 或者 UEFI 其实就是一段固化在主板上的程序，计算机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

其实大家可以简释为UEFI 是 BIOS流程的升级版本，解决忧化了 BI0S Bootloader 也就是操作系统引导程序，然后通过引导成初始化操作系统，序运行动中的一些问题，比如优化了 BIOS 自检流程，然后 BI0S 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。

03 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，Linus 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 = Linux 内核 + 常用软件

查看 Linux 系统版本

方法1

unmae -a

方法2

cat /proc/version

方法3

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

04 Linux 系统结构

Linux 基本组成

Linux系统一般有4个主要部分：

内核（提供操作系统的底层能力：内存管理、进程管理、文件系统管理、硬件资源管理）

shell（命令解释器）

文件系统（负责管理持久数据的子系统，负责把用户的文件存在磁盘硬件）

应用程序（在Linux之上运行的一些程序，例VsCode）

Linux 体系结构

内核漫画

进程管理

进程是正在执行的一个程序或命令（动态）

进程有自己的地址空间，占用一定的系统资源（CPU、内存）

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

问题思考

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

进程调度

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

（在烧开水的同时去烧饭，等水开了通知我，我去倒水）

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

对于进程调度来说不能保证一个程序是连续完成的，由于CPU调度和进程切换，上下文也会出现切换情况。

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

当进程运行在内核空间时就处于内核态，而进程运行在用户空间时则处于用户态

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

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:
pox是proese进 的写，proc是一种文系统也即文件系，存储的是当前为运行状本的系列特文，这景是一个机的目录，它是系统存的映射，我们可以通过直楼访的这目录来获取系纳信。
/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 prgram files 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

ls # 查看文件夹下内容

mkdir 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

cp file.txt file_bak.txt # 复制文件

文件读取流程

用户权限

用户账户

用户账户

普通用户账户:在系统中进行普通作业
超级用户账户:在系统中对普通用户和整个系统进行管理。

用户组

标准组:可以容纳多个用户
私有组:只有用户自己

Linux是一个多用户的系统，我们可以多个用户同时登陆Linux。

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

文件权限关于用户有三个概念:

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)

#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 / 88 mkdir demo 88 Is -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，提示无权限，需要给 ceshi 用户 demo 文件夹的权限

sudo chown -R ceshi:ceshi ./demo #demo 文件夹权限给 ceshi 用户

su ceshi #切换 ceshi 用户登录

cd demo #进入 demo 文件夹

touch index.js #创建 index.js 文件成功

05 Linux 系统软件包管理

软件包

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

--

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

软件包管理工具

RPM (Red Hat Package Manager)，为 Red hat 操作系统的包管理系统

DPKG(Debian package)，为 Debian 操作系统的包管理系统

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

DPKG: Debian package
RPM:redhat package manager
rpm、deb 包，这个就相当于 Windows 中的 exe，yum、apt， 相当于 Windows 中的 360 软件管家

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:aptinstall <package_name>

安装多个软件包:aptinstall <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 <keyword>

列出所有已安装的包: apt list --installed

课程总结