Linux基础

操作系统的发展史(科普章节)

目标

• 了解操作系统的发展历史
• 知道 Linux 内核及发行版的区别
• 知道 Linux 的应用领域

01. 操作系统的发展历史

1.1 Unix

1965 年之前的时候，电脑并不像现在一样普遍，它可不是一般人能碰的起的，除非是军事或者学院的研究机构，而且当时大型主机至多能提供30台终端(30个键盘、显示器)，连接一台电脑

为了解决数量不够用的问题

• 1965 年左后由 贝尔实验室 加入了 麻省理工学院 以及 通用电气 合作的计划 —— 该计划要建立一套 多使用者(multi－user)、多任务(multi－processor)、多层次(multi－level) 的 MULTICS 操作系统，想让大型主机支持 300 台终端
• 1969 年前后这个项目进度缓慢，资金短缺，贝尔实验室退出了研究
• 1969 年从这个项目中退出的 Ken Thompson 当时在实验室无聊时，为了让一台空闲的电脑上能够运行 "星际旅行(Space Travel)" 游戏，在 8 月份左右趁着其妻子探亲的时间，用了 1 个月的时间，使用汇编写出了 Unix 操作系统的原型
• 1970 年，美国贝尔实验室的 Ken Thompson，以 BCPL 语言为基础，设计出很简单且很接近硬件的 B 语言(取BCPL的首字母)，并且他用 B 语言 写了第一个 UNIX 操作系统
• 1971 年，同样酷爱 "星际旅行(Space Travel)" 的 Dennis M.Ritchie 为了能早点儿玩上游戏，加入了 Thompson 的开发项目，合作开发 UNIX，他的主要工作是改造 B 语言，因为B 语言 的跨平台性较差
• 1972 年，Dennis M.Ritchie 在 B 语言 的基础上最终设计出了一种新的语言，他取了 BCPL 的第二个字母作为这种语言的名字，这就是 C 语言
• 1973 年初，C 语言的主体完成，Thompson 和 Ritchie 迫不及待地开始用它完全重写了现在大名鼎鼎的 Unix 操作系统

C 语言

• 在把 UNIX 移植到其他类型的计算机上使用时，C 语言强大的移植性(Portability)在此显现
  • 机器语言和汇编语言都不具有移植性，为 x86 开发的程序，不可能在 Alpha，SPARC 和 ARM 等机器上运行
• 而 C 语言程序则可以使用在任意架构的处理器上，只要那种架构的处理器具有对应的 C 语言编译器和库，然后将 C 源代码编译、连接成目标二进制文件之后即可运行

Unix 家谱

1.2 Minix

• 因为 AT&T(通用电气) 的政策改变，在 Version 7 Unix 推出之后，发布新的使用条款，将 UNIX 源代码私有化，在大学中不再能使用 UNIX 源代码
• Andrew S. Tanenbaum(塔能鲍姆) 教授为了能 在课堂上教授学生操作系统运作的细节，决定在不使用任何 AT&T 的源代码前提下，自行开发与 UNIX 兼容的操作系统，以避免版权上的争议
• 以 小型 UNIX(mini-UNIX)之意，将它称为 MINIX

1.3 Linux

• 1991 年 林纳斯(Linus) 就读于赫尔辛基大学期间，对 Unix 产生浓厚兴趣，尝试着在Minix 上做一些开发工作
• 因为 Minix 只是教学使用，因此功能并不强，林纳斯 经常要用他的终端 仿真器(Terminal Emulator) 去访问大学主机上的新闻组和邮件，为了方便读写和下载文件，他自己编写了磁盘驱动程序和文件系统，这些在后来成为了 Linux 第一个内核的雏形，当时，他年仅 21 岁！
• 林纳斯 利用 GNU 的 bash 当做开发环境，gcc 当做编译工具，编写了 Linux 内核，一开始 Linux 并不能兼容 Unix
  • 即 Unix 上跑的应用程序不能在 Linux 上跑，即应用程序与内核之间的接口不一致
  • 一开始 Linux 只适用于 386，后来经过全世界的网友的帮助，最终能够兼容多种硬件

02. Linux 内核及发行版

2.1 Linux 内核版本

• 内核(kernel)是系统的心脏，是运行程序和管理像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序，它提供了一个在裸设备与应用程序间的抽象层
• Linux 内核版本又分为 稳定版 和 开发版，两种版本是相互关联，相互循环
  • 稳定版：具有工业级强度，可以广泛地应用和部署。新的稳定版相对于较旧的只是修正一些 bug 或加入一些新的驱动程序
  • 开发版：由于要试验各种解决方案，所以变化很快
• 内核源码网址：http://www.kernel.org

所有来自全世界的对 Linux 源码的修改最终都会汇总到这个网站，由 Linus 领导的开源社区对其进行甄别和修改最终决定是否进入到 Linux 主线内核源码中

2.2 Linux 发行版本

• Linux 发行版(也被叫做 GNU/Linux 发行版)通常包含了包括桌面环境、办公套件、媒体播放器、数据库等应用软件

• 常见的发行版本如下：

  • Ubuntu
  • Redhat
  • Fedora
  • openSUSE
  • Linux Mint
  • Debian
  • Manjaro
  • Mageia
  • CentOS
  • Arch

• 十大 Linux 服务器发行版排行榜：http://os.51cto.com/art/201612/526126.htm

在几乎每一份与 Linux 有关的榜单上，基于 Debian 的 Ubuntu 都占有一席之位。Canonical 的Ubuntu 胜过其他所有的 Linux 服务器发行版 ―― 从简单安装、出色的硬件发现，到世界级的商业支持，Ubuntu确立了难以企及的严格标准

03. Linux 的应用领域

3.1 服务器领域

• Linux 在服务器领域的应用是其重要分支
• Linux 免费、稳定、高效等特点在这里得到了很好的体现
  • 早期因为维护、运行等原因同样受到了很大的限制
  • 近些年来 Linux 服务器市场得到了飞速的提升，尤其在一些高端领域尤为广泛

3.2 嵌入式领域

• 近些年来 Linux 在嵌入式领域的应用得到了飞速的提高
• Linux 运行稳定、对网络的良好支持性、低成本，且可以根据需要进行软件裁剪，内核最小可以达到几百 KB 等特点，使其近些年来在嵌入式领域的应用得到非常大的提高

主要应用：机顶盒、数字电视、网络电话、程控交换机、手机、PDA、等都是其应用领域，得到了 Google、三星、摩托罗拉、NEC 等公司的大力推广

3.3 个人桌面领域

• 此领域是传统 Linux 应用最薄弱的环节
• 传统 Linux 由于界面简单、操作复杂、应用软件少的缺点，一直被 Windows 所压制
• 近些年来随着 Ubuntu、Fedora 等优秀桌面环境的兴起，同时各大硬件厂商对其支持的加大，Linux 在个人桌面领域的占有率在逐渐的提高

在 Ubuntu 中玩 QQ

Linux 终端命令格式

目标

• 了解终端命令格式
• 知道如何查阅终端命令帮助信息

01. 终端命令格式

command [-options] [parameter]

说明：

• command：命令名，相应功能的英文单词或单词的缩写
• [-options]：选项，可用来对命令进行控制，也可以省略
• parameter：传给命令的参数，可以是 零个、一个 或者 多个

[] 代表可选

02. 查阅命令帮助信息(知道)

提示

• 现阶段只需要 知道 通过以下两种方式可以查询命令的帮助信息
• 先学习常用命令及常用选项的使用即可，工作中如果遇到问题可以借助 网络搜索

2.1 --help

command --help

说明：

• 显示 command 命令的帮助信息

2.2 man

man command

说明：

• 查阅 command 命令的使用手册

man 是 manual 的缩写，是 Linux 提供的一个 手册，包含了绝大部分的命令、函数的详细使用说明

使用 man 时的操作键：

操作键	功能
空格键	显示手册页的下一屏
Enter 键	一次滚动手册页的一行
b	回滚一屏
f	前滚一屏
q	退出
/word	搜索 word 字符串

常用 Linux 命令的基本使用

目标

• 理解学习 Linux 终端命令的原因
• 常用 Linux 命令体验

01. 学习 Linux 终端命令的原因

• Linux 刚面世时并没有图形界面，所有的操作全靠命令完成，如 磁盘操作、文件存取、目录操作、进程管理、文件权限 设定等
• 在职场中，大量的 服务器维护工作 都是在 远程 通过 SSH 客户端 来完成的，并没有图形界面，所有的维护工作都需要通过命令来完成
• 在职场中，作为后端程序员，必须要或多或少的掌握一些 Linux 常用的终端命令
• Linux 发行版本的命令大概有 200 多个，但是常用的命令只有 10 多个而已

学习终端命令的技巧：

• 不需要死记硬背，对于常用命令，用的多了，自然就记住了
• 不要尝试一次学会所有的命令，有些命令是非常不常用的，临时遇到，临时百度就可以

02. 常用 Linux 命令的基本使用

序号	命令	对应英文	作用
01	ls	list	查看当前文件夹下的内容
02	pwd	print work directory	查看当前所在文件夹
03	cd [目录名]	change directory	切换文件夹
04	touch [文件名]	touch	如果文件不存在，新建文件
05	mkdir [目录名]	make directory	创建目录
06	rm [文件名]	remove	删除指定的文件名
07	clear	clear	清屏

小技巧

• ctrl + shift + = 放大终端窗口的字体显示
• ctrl + - 缩小终端窗口的字体显示

03. 自动补全

• 在敲出 文件／目录／命令 的前几个字母之后，按下 tab 键
  • 如果输入的没有歧义，系统会自动补全
  • 如果还存在其他 文件／目录／命令，再按一下 tab 键，系统会提示可能存在的命令

小技巧

• 按 上／下 光标键可以在曾经使用过的命令之间来回切换
• 如果想要退出选择，并且不想执行当前选中的命令，可以按 ctrl + c

其他命令

目标

• 查找文件
  • find
• 软链接
  • ln
• 打包和压缩
  • tar
• 软件安装
  • apt-get

01. 查找文件

• find 命令功能非常强大，通常用来在 特定的目录下 搜索 符合条件的文件

序号	命令	作用
01	find [路径] -name "*.py"	查找指定路径下扩展名是 .py 的文件，包括子目录

• 如果省略路径，表示在当前文件夹下查找
• 之前学习的通配符，在使用 find 命令时同时可用
• 有关 find 的高级使用，在就业班会讲

演练目标

• 1. 搜索桌面目录下，文件名包含 1 的文件

find -name "*1*"

• 2. 搜索桌面目录下，所有以 .txt 为扩展名的文件

find -name "*.txt"

• 3. 搜索桌面目录下，以数字 1 开头的文件

find -name "1*"

02. 软链接

序号	命令	作用
01	ln -s 被链接的源文件 链接文件	建立文件的软链接，用通俗的方式讲类似于 Windows 下的快捷方式

• 注意：
• 1. 没有 -s 选项建立的是一个 硬链接文件
  • 两个文件占用相同大小的硬盘空间，工作中几乎不会建立文件的硬链接
• 2. 源文件要使用绝对路径，不能使用相对路径，这样可以方便移动链接文件后，仍然能够正常使用

演练目标

• 1. 将桌面目录下的 01.py 移动到 demo/b/c 目录下
• 2. 在桌面目录下新建 01.py 的 软链接 FirstPython
  • 分别使用 相对路径 和 绝对路径 建立 FirstPython 的软链接
• 3. 将 FirstPython 移动到 demo 目录下，对比使用 相对路径 和 绝对路径 的区别

硬链接简介(知道)

• 在使用 ln 创建链接时，如果没有 -s 选项，会创建一个 硬链接，而不是软链接

硬链接演练

• 1. 在 ~/Desktop/demo 目录下建立 ~/Desktop/demo/b/c/01.py 的硬链接 01_hard
• 2. 使用 ls -l 查看文件的硬链接数(硬链接——有多少种方式可以访问文件或者目录)
• 3. 删除 ~/Desktop/demo/b/c/01.py，并且使用 tree 来确认 demo 目录下的三个链接文件

文件软硬链接的示意图

在 Linux 中，文件名 和 文件的数据 是分开存储的

• 提示：
  • 在 Linux 中，只有文件的 硬链接数 == 0 才会被删除
  • 使用 ls -l 可以查看一个文件的硬链接的数量
  • 在日常工作中，几乎不会建立文件的硬链接，知道即可

03. 打包压缩

• 打包压缩 是日常工作中备份文件的一种方式
• 在不同操作系统中，常用的打包压缩方式是不同的
  • Windows 常用 rar
  • Mac 常用 zip
  • Linux 常用 tar.gz

3.1 打包 ／ 解包

• tar 是 Linux 中最常用的 备份工具，此命令可以 把一系列文件 打包到 一个大文件中，也可以把一个 打包的大文件恢复成一系列文件
• tar 的命令格式如下：

# 打包文件
tar -cvf 打包文件.tar 被打包的文件／路径...

# 解包文件
tar -xvf 打包文件.tar

• tar 选项说明

选项	含义
c	生成档案文件，创建打包文件
x	解开档案文件
v	列出归档解档的详细过程，显示进度
f	指定档案文件名称，f 后面一定是 .tar 文件，所以必须放选项最后

注意：f 选项必须放在最后，其他选项顺序可以随意

打包解包演练

1. 删除桌面下的所有内容
2. 在桌面下新建三个空白文件 01.py、02.py、03.py
3. 将这三个文件打一个 py.tar 的包
4. 新建 tar 目录，并且将 py.tar 移动到 tar 目录下
5. 解包 py.tar

3.2 压缩／解压缩

1) gzip

• tar 与 gzip 命令结合可以使用实现文件 打包和压缩
  • tar 只负责打包文件，但不压缩
  • 用 gzip 压缩 tar 打包后的文件，其扩展名一般用 xxx.tar.gz

在 Linux 中，最常见的压缩文件格式就是 xxx.tar.gz

• 在 tar 命令中有一个选项 -z 可以调用 gzip，从而可以方便的实现压缩和解压缩的功能

• 命令格式如下：

# 压缩文件
tar -zcvf 打包文件.tar.gz 被压缩的文件／路径...

# 解压缩文件
tar -zxvf 打包文件.tar.gz

# 解压缩到指定路径
tar -zxvf 打包文件.tar.gz -C 目标路径

选项	含义
-C	解压缩到指定目录，注意：要解压缩的目录必须存在

2) bzip2(two)

• tar 与 bzip2 命令结合可以使用实现文件 打包和压缩(用法和 gzip 一样)

  • tar 只负责打包文件，但不压缩，
  • 用 bzip2 压缩 tar 打包后的文件，其扩展名一般用 xxx.tar.bz2

• 在 tar 命令中有一个选项 -j 可以调用 bzip2，从而可以方便的实现压缩和解压缩的功能

• 命令格式如下：

# 压缩文件
tar -jcvf 打包文件.tar.bz2 被压缩的文件／路径...

# 解压缩文件
tar -jxvf 打包文件.tar.bz2

04. 软件安装

4.1 通过 apt 安装／卸载软件

• apt 是 Advanced Packaging Tool，是 Linux 下的一款安装包管理工具
• 可以在终端中方便的 安装／卸载／更新软件包

# 1. 安装软件
$ sudo apt install 软件包

# 2. 卸载软件
$ sudo apt remove 软件名

# 3. 更新已安装的包
$ sudo apt upgrade

安装演练

# 一个小火车提示
$ sudo apt install sl

# 一个比较漂亮的查看当前进程排名的软件
$ sudo apt install htop

4.2 配置软件源

• 如果希望在 ubuntu 中安装软件，更加快速，可以通过设置镜像源，选择一个访问网速更快的服务器，来提供软件下载／安装服务
• 提示：更换服务器之后，需要一个相对比较长时间的更新过程，需要耐心等待。更新完成后，再安装软件都会从新设置的服务器下载软件了

所谓镜像源，就是所有服务器的内容是相同的(镜像)，但是根据所在位置不同，国内服务器通常速度会更快一些！