这是参加「青训营 x 字节前端训练营」笔记创作活动的第 10 天的文章
pass: 只是一些对Linux的记录
课程介绍
学习Linux的价值
- Liux是现代化应用程序交付的首选平台，无论是部署在裸机、虚拟化还是容器化环境
- 公司内部服务(TCE、FaaS、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，夯实基础知识
课前准备
- 一台安装Debian Linux系统的计算机
Linux为什么选企鹅作为Logo
企鹅是南极洲的标志性动物，根据国际公约，南极洲为全人类共同所有，不属于当今世界上的任何国家。 Linux选择企鹅图案作标志，其含意也是表明：开源的Linux,为全人类共同所有，任何公司无权将其私有。
目录
- 01 计算机硬件
- 02 计算机操作系统
- 03 Linux系统概览
- 04 Linux系统结构
- 05 Linux系统软件包管理器
计算机硬件
计算机由五大基本单元组成
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。
上面这种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。
- 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
- 存储器单元 存储器主要分为内存跟外存，磁盘光驱等都是属于外存
- 输入单元 输入设备比如鼠标、键盘，输出设备比如显示器、音响等
- 输出单元 输出设备
介绍完计算机硬件，接下来我们看下计算机中最大的软件，也就是操作系统。
计算机操作系统
计算机操作系统的概念
操作系统(Operating System, OS)
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。
操作系统启动流程
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问: 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？
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答: 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。
可以简单理解为 UEFI 是 BIOS 流程的升级版本，解决优化了 BIOS 启动 Bootloader （操作系统引导程序）中的一些问题。比如优化了 BIOS 自检流程，然后 BIOS 启动会配合 MBR 分区，导致无法引导启动超过 2.2T 的磁盘。而 UEFI 一般配合 GPT 分区，支持引导超过 2.2T 的磁盘。
Linux系统概览
Linux发展简史
- 1969年，Unix诞生于贝尔实验室
- 1984年，贝尔实验室将Unix商业化
- 1984年，Tanenbaum开发Minix操作系统用于教学并开放源码
- 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
- 1991年，Linus Torvalds受Minix影响实现初版的Linux内核
- 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 = Linux发行版
查看Linux系统内核版本
查看Linux系统版本
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
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
体系结构子目录都包含许多其他子目录，这些子目录专注于内核的特定方面，如引导、内核、内存管理等。
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
结构像树一样
查看进程信息
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
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
Linux中一切皆文件
文件系统负责管理持久化数据的子系统，负责把用户的文件存到磁盘硬件中。
这样做最明显的好处是开发者仅需要使用一套 API 和开发工具即可调取 Linux 系统中绝大部分的资源。
举个简单的例子，Linux 中几乎所有读（读文件，读系统状态，读 socket，读PIPE）的操作都可以用read函数来进行；几乎所有更改（更改文件，更改系统参数，写 socket，写 PIPE）的操作都可以用write函数来进行。
使用任何硬件设备都必须与根目录下某一目录执行挂载操作
目录结构
Liux文件系统是采用树状的目录结构，最上层是 /（根）目录
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/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。
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/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。
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/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。
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/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。
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/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。
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/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。
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/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。
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/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。
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/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。
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/root：该目录为系统管理员，也称作超级权限者的用户主目录。
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/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。
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/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。
Liux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
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。
查看文件系统类型
文件基本操作
文件读取流程
用户权限
用户账户
Linux是一个多用户的系统，我们可以多个用户同时登陆Linux。
- 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
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)
查看用户信息
用户权限操作
Linux系统软件包管理器
软件包
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软件包: 通常指的是一个应用程序，它可以是一个GUI川应用程序、命令行工具或（其他软件程序需要的）软件库
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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
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
Debian配置软件源
通常Debian系的Linux软件源配置文件：/etc/apt/sources.list
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/pool:查看软件分支 例如 https://mirrors.aliyun.com/debian/pool
