Linux基础 | 青训营
计算机硬件
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。
- 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。
- 存储器主要分为内存跟外存,磁盘光驱等都是属于外存。
- 输入设备比如鼠标、键盘
- 输出设备比如显示器、音响等。
上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。
计算机操作系统
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。
程序启动必须由操作系统来执行,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
其实大家可以简单理解 UEFI 是 BIOS 流程的升级版本,解决优化了 BIOS 启动中的一些问题。比如优化了 BIOS 自检流程以及BIOS 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。
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,Linux 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
- 查看Linux系统内核版本
#方法1
uname -a
#方法2
cat /proc/version
- 查看Linux系统版本
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
- 学术研究和软件研发
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
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
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
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
- 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
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
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
目录结构
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: 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。
-
/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 program files 目录。
虚拟文件系统(VFS)
Linux有这么多不用的文件系统,如何实现对用户提供统一调用接口?
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。
- 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 命令时挂载文件系统用的,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
文件基本操作
ls #查看文件夹下内容
mkdir demo #创建文件夹
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
用户账号
-
用户账号
- 普通用户账号:在系统中进行普通作业
- 超级用户账号:在系统汇总对普通用户和整个系统进行管理
-
组账号
- 标准组:可以容纳多个用户
- 私有组:只有用户自己
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(为w命令返回的USER内容)
文件权限
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)
用户权限操作
#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 / && mkdir demo && ls -ld demo
#设置一个用户,并赋予可写操作
sudo useradd ceshi
#设置用户密码
sudo password ceshi
#切换ceshi用户登录
su ceshi
#进入demo文件夹
cd demo
#创建index.js文件,提示无权限,需要给ceshi用户demo文件夹的权限
touch index.js
#demo文件夹权限给ceshi用户
sudo chown -R ceshi:ceshi ./demo
软件包管理
-
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
-
rpm和yum
- yum 可以自动下载并安装所有需要的依赖项。叫了个厨师,他都帮你搞定了。
- 但 rpm 会告诉你安装一个依赖项列表,然后你必须手动安装。自己做菜,什么都需要自己去买。
-
软件包管理工具
- RPM(Red Hat Package Manager),为Red hat 操作系统的包管理工具
- DPKG(Debian package),为Debian操作系统的包管理工具
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 |
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:apt install <package_name>
- 安装多个软件包:apt install <package_name1> <package_name2> <package_name3>
- 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
- 列出所有已安装的包:apt list —installed
总结
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