深入理解Linux操作系统，这些知识点必须掌握

Posted 2021-03-12 1994jinnan

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了深入理解Linux操作系统，这些知识点必须掌握相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

本号介绍的Linux操作系统是Ubuntu的服务版（也就是Server版）。该版本的操作系统没有图形界面，因此操作系统启动后的界面和登陆后的界面只有一行行的文字，我们只能看到黑色的屏幕，具体如下。

图1 Ubuntu登陆界面

可以看到，这里只能看到一个一闪一闪的光标。作为使用者，我们只能通过键盘输入一些命令来控制电脑。

下面是本号专注Linux操作系统使用和原理的圈子，很多文章会收集在圈子中，大家可以加入圈子，方便学习。

（此处已添加圈子卡片，请到今日头条客户端查看）

登陆系统

Linux是多用户的操作系统，这个概念有两层含义，一方面是在操作系统中可以有多个用户，另外一方面是可以同时有多个用户登陆使用。这就好像我们使用的购物网站（某宝或者某东）似的，每个人都有一个账号，而且需要我们登录到系统，才可以使用。

登录的方法也很简单，我们只需要输入用户名和密码，然后回车即可。下面登录系统的界面：

图2 用户名和密码界面

如果用户名和密码都正确的话，那么就成功登陆系统了。此时，操作系统会打印一些系统摘要信息。在最下面是可以与操作系统交互的地方，这个可以交互的地方通常称为命令提示符。本例中命令提示符主要由两部分构成，也就是用户名和主机名，本文都是itworld123。当然，这个与我们开始安装的设置及登陆的具体用户有关。

图3 登陆成果后界面

如果我们安装系统时设置的主机名不是itworld123，那么对应的主机名部分就会有变化。同样，如果我们登陆的是其它用户，那么用户名字符串也会有相应的变化。这个主要用于提示我们登陆操作系统信息。

为什么要有这些信息？因为在一个数据中心中可能有成千上万台服务器，而每个服务器有会有多个用户。如果没有这些必要的信息，我们在操作的时候就不清楚自己登录在哪台服务器上，也不清楚使用的哪个用户，这样会给操作带来非常大的不便。

另外，除了直接登录系统外，还可以借助软件实现操作系统的登录。比如SecureCRT、XShell和Putty等等，还有最近国内的一个免费工具FinalShell。下面是XShell的界面，初次登陆后的内容如下，与直接登陆内容一致。

图4 通过XShell登陆界面

关于相关软件的介绍本文暂时不做介绍，后续专门介绍相关的内容及原理。

什么是操作系统及Linux

虽然我们已经登录的Linux操作系统，但是我们仍然不会使用这个操作系统，基本上是一头懵逼的状态。

在具体使用操作系统之前，我们有必要理解一下操作系统的概念，这将有助于我们理解操作系统，并且有助于我们学习使用Linux操作系统。

操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源，并合理地组织调度计算机工作和资源分配，以提供给用户和其他软件方便的接口和环境，它是计算机系统的最基本的系统软件。

从对操作系统的定义中我们可以得出三点关键的信息，具体如下：

1. 控制和管理计算机系统的硬件和软件资源

操作系统实现了对硬件资源的控制和管理，这里面主要的硬件资源是CPU（计算资源）和硬盘（存储资源）。当然，除了上述硬件之外，还有输入输出硬件，比如传统PC的鼠标、键盘和显示器，或者手机的触摸屏。

操作系统对CPU和磁盘的管理是比较核心的内容。计算机的工作本质就是计算，而计算的输入数据、中间数据和最终输出数据通常需要存储在某个地方，而这通常是硬盘。以PC机为例，如果我们想播放一个电影，那么需要应用软件（播放器）从硬盘读取视频文件数据，经过计算后在显示器进行呈现。而对于服务器来说，计算仍然是核心，比如我们浏览某电商的网站，出现在我们面前的商品信息就是在服务器计算后的结果。

2. 组织和调度计算机工作和资源分配

随着硬件技术的发展，硬件可以承担更多的任务。比如目前很多CPU可以多大几十个核心，也就是可以同时有几十个进程处于运行状态。操作系统需要实现对计算资源的调度和管理，从而实现资源的最大化利用。

3. 提供给用户和其他软件方便的接口和环境

这个特性对我们普通用户最为明显。以存储设备为例，存储设备是一个非常大的空间，比如1TB的硬盘有1万亿字节，如果没有操作系统很难对这么大的空间进行使用。而操作系统通过其中的文件系统简化了对存储设备使用的接口，使得普通用户看到的是分级的文件目录树结构。

有了对操作系统的整体性了解，下面我们介绍一下Linux操作系统中最终要的一个概念，也就是文件系统。

Linux操作系统的文件系统及目录树

在Linux操作系统中有一句名言，称为“everything is a file.”，也就是一切皆文件。在Linux操作系统中除了存储数据采用文件外，物理设备、进程和配置等等都是以文件的形态呈现。在Linux操作系统中所有这些内容构成一个目录树，而这个目录树的根为“/”。

如图是一个简化的Linux操作系统目录树，这里面有目录和文件，其中bin、dev和home等等都是目录。home目录是一个比较特别的目录，其下每个子目录通常是以用户名命名的，里面存储用户专有的数据，比如itworld123就是该用户的目录。在itworld123下面有两个文件，xxx和yyy。这两个文件则是具体的文件，该文件假设为用户创建的文件，没有具体的意义。

图5 Ubuntu目录树

上图是一个虚拟的目录树结构，我们可以通过Linux中的tree命令显示操作系统的整个目录树结构。由于Linux操作系统目录树非常庞大，因此我们为了便于显示，这里只显示一级目录（通过选项-L 1进行控制）的情况。

图6 目录树实例

上面是Ubuntu Server版的情况，由于没有安装GUI界面，因此只能通过命令的方式进行查看。如果我们有桌面版的Ubuntu系统，那么可以通过图形界面的方式查看文件系统内容。这个跟Windows的“资源管理器”非常像。

图7 图形界面（GUI）文件目录

通过前面的实例我们可以看出，在根目录下面有很多子目录。这些子目录都是有具体的用途的，并非随意名命的。前面我们大致介绍了一下home目录，接下来我们介绍一下其它目录。比如bin目录是用户存储系统命令（程序）的目录，很多系统内部命令都在该目录下面。例如显示当前目录内容的ls命令，显示系统进程的ps命令等等。boot目录是存储操作系统内核相关内容的目录。dev目录则是设备相关的目录，比如硬盘等设备的信息都以文件的形式存储在该目录中。

关于Ubuntu目录含义的详细解释我们后面专门写一篇文章介绍，本文暂时不再详细介绍。

Linux操作系统使用入门

废话一箩筐，我们前面铺垫了很多知识，但是仍然不知道如何使用Linux操作系统。现在，我们开始介绍如何使用操作系统。

前面我们了解了Linux操作系统的概念和文件系统的概念，今天我们就介绍一下基本的文件系统操作。在文件系统中有2种资源类型，一种称为目录（文件夹），另一种称为文件。目录是用来组织文件的，本身并不存储用户的数据；文件则是存储用户数据的实体，比如音频文件、视频文件、文本文件或者图片文件等等。下面，我们就介绍一下跟目录和文件操作相关的命令（本文介绍pwd、ls、vi和cat）。

pwd命令

当我们通过某个用户登陆Ubuntu系统时，我们会自动位于某个目录下面。这个目录就是用户的主目录。以itworld123为例，当我们登陆时就处于/home/itworld123目录下。那么怎么确定我们当前时处于哪个目录下呢？这个时候pwd命令就派上用场了。pwd的是print working directory的简称，也就是打印当前的工作目录。如下图是是执行该命令（输入pwd，并回车）的结果。

图8 pwd命令

ls命令

所谓工作目录就是我们当前工作所处的目录。此时所有的操作都是一个该目录为基准的。比如如果我们想查看目录中的内容，此时可以用ls命令。ls命令是list的简写，用于显示目录中的内容，也就是某个目录中的文件和子目录。

我们可以在当前目录输入ls，并回车，此时系统会执行ls命令。此时我们可能不会得到任何输出，具体如下：

图9 ls命令

这是因为这个目录中只有隐藏的文件，没有普通文件。我们可以通过-a选项（a是all的缩写）让所有文件显示出来。具体结果如下：

图10 ls命令显示所有文件

可以看到里面的文件和目录了。这些文件有一个特点，就是以点（.）开头的，因此通常是隐藏状态的。上述文件都是系统文件，主要是一些系统配置文件。

ls命令的功能还要强大的多，比如我们想显示每个文件的详细信息，文件大小，所属用户和权限等等，那么我们可以通过-l选项（list的缩写，表示以列表的方式呈现）。可以看到此时的执行结果就好像一个表格一样：

图11 ls命令显示详细信息

这里我们介绍了如何查看目录和文件。那我们可以用Linux做哪些具体的工作呢？我们举一个简单的例子，比如我们基于Linux写作，是的比如写小说。此时我们就可以使用到另外一个命令，或者说工具了，那就是vi命令。

vi命令

vi命令是Linux中最常用的文件编辑工具，它跟Windows的文本编辑器类似。比如我们要开始写小说了，小说起名为mystory.txt。此时我们输入vi mystory.txt，然后回车。

图12 vi命令

此时我们进入了vi软件内了，这里没有任何内容，只有一个光标在不停的闪烁。此时，如果你试着输入一些内容，可能会发现没有任何反应。如果运气好可能会有你输入的字符。不得不承认使用vi作为例子可能略显复杂，因为vi有很多种模式，不是每种模式都可以输入文字的。vi复杂到可以单独写一本书，不过没关系，我们可以先简单的操作一下。

其实在初次进入是我们只需要输入小写字母i（insert的缩写）即可，此时vi进入插入模式，也就是可以编辑的模式。这是我们就可以正常输入字符了。同时，我们可以看到最下面有一个提示内容（-- INSERT --），这表示目前vi处于插入模式，并且输入了一些内容。