今天学习的是Linux 基础，以下是课程结构。

• 计算机硬件
• 计算机操作系统
• Linux 系统概览
• Linux 系统结构
• Linux 系统包软件管理器

计算机硬件

计算机由五大基本单元组成。

• 控制器
• 运算器（和控制器共同组成了CPU单元）
• 存储器单元（内存和外存）
• 输入单元（鼠标、键盘等）
• 输出单元（显示器、音响等）

计算机操作系统

管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源，用于在用户和系统硬件之间传递信息，起到了一个承上启下的作用。

操作系统是如何在开机的时候执行的？

UEFI 与 BIOS 的区别：UEFI 是 BIOS 的优化，BIOS 在开机的时候会进行自检，从而使得启动速度变慢，UEFI 优化了自检的流程，

Linux 系统概览

Linux 版本

• 内核版本
• 发行版本

Linux 内核 + 常用软件 = Linux 发行版本

查看 Linux 系统内核版本命令（三种）：

• uname -a
• cat /proc/version
• cat /etc/os-release

Linux 系统应用领域

• IT 服务器（操作系统、虚拟化、云计算）
• 嵌入式和智能开发
• 个人办公桌面
• 学术研究与软件研发

Linux 系统结构

Linux 系统一般有四个主要部分。

• 内核
• Shell（命令解释器）
• 文件系统
• 应用程序

Linux 体系结构

• 用户空间
• 内核空间

• 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

下面是一张直观表示 Linux 内核工作模式的漫画。

进程管理

进程的特点如下：

• 进程是正在执行的一个程序或者命令（动态的概念）
• 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）和它的父进程的进程 ID（PPID）唯一识别

其中 pid0 是一个创世进程，在这之后的所有进程都直接或者间接的由它创建，它是所有其他进程的上级，pid0 创建了 pid1 和pid 2，而 pid1 和 pid2 又分别创建了自己的进程。

下面以 nginx 程序为例。

几个用于查看程序占用进程的命令。

• ps -ef | grep nginx # 查看启动的 nginx 进程
• top -p *** # 查看***进程
• kill *** # 关闭***进程
• top # 全部进程动态实时图

以我的个人服务器为例。

要注意的是，在查询中的 S 关键词全称是 Status，表示状态，NI 关键词的全称是 NICE，表示调度优先级。

系统运行的程序远远大于 CPU 的核数，那么 Linux 系统是如何实现同一时间运行那么多程序的呢？

原因：Linux 使用了进程调度的方式，使得同一时间能够运行那么多程序。

进程调度

进程调度是操作系统按照某种策略或规则选择进程占用 CPU 进程运行的过程。

进程在创建之后会处于就绪态，等待被调度，当 CPU 发起调度的时候，进程处于运行的状态，当进程运行完成之后又会处于就绪态，当进程运行过程中会遇到某些特殊事件的执行(比如执行一次 I/O 的时候），在 I/O 执行的过程中，进程就会处于等待的状态，重新回到就绪态，当 I/O 运行结束之后，又会等待 CPU 重新调度这个进程，进程关闭的时候会先进入一种僵死的状态，它会向父进程发送一个关闭的消息，释放该进程占用的资源，然后等待子进程关闭的命令，只有当父进程执行子进程关闭命令的时候，子进程才会真正处于关闭的状态。

进程调度的原则

• 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：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 当中一切皆文件。

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

Linux 的文件系统采用树状目录结构，最上层是 /（根）文件。

• bin：可执行命令
• dev：设备文件目录
• root：超级管理员权限目录
• home：用户信息目录
• sbin：超级管理员命令行目录

Linux 有这么多的文件系统，如何实现对用户提供统一调用的接口的呢？

原因：VFS（虚拟文件系统）。

• 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

df -T # 报告文件系统磁盘空间利用率

mount # 用于挂载文件系统，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

以下是对文件基本操作命令。

• ls # 查看文件夹下内容
• mkdir demo # 创建文件夹
• mv demo /home # 移动 demo 文件夹至 /home 文件夹下
• 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
  • 普通用户账户：在系统中进行普通作业
  • 在系统中对普通用户和整个系统进行管理
• 组账户
  • 标准组：可以容纳多个用户
  • 私有组：只有用户自己

几个查看用户信息的命令。

• W # 查看当前登录用户信息
• groups # 查看当前用户所属的组
• id xxxx # 查看用户的 uid 信息

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：除文件所有者以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（R）、写（W）、执行（X）。

其中 d 就代表这是一个文件夹。

用户权限操作

Linux 系统软件包管理器

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，RAM
• 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

软件包管理工具

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