信息安全系统设计基础第二周学习总结

第二周（9.14-9.20）:

 

学习计时：共13小时

读书：1h

代码：4h

作业：4h

博客：4h

一、学习目标

1. 能够独立安装Linux操作系统  

2. 能够熟练使用Linux系统的基本命令  

3. 熟练使用Linux中用户管理命令/系统相关命令/文件目录相关命令/打包压缩相关命令/比较合并相关命令/网络相关命令等

4. 熟练应用“搜索”进行举一反三的学习

 

二、学习资源

1. 课程资料：https://www.shiyanlou.com/courses/413   实验一，课程邀请码：W7FQKW4Y

2. Linux 基础入门：https://www.shiyanlou.com/courses/1(重点，第一次课考核内容全部从这里面出)

3.  Linux命令：en   cn

三、学习方法

1.  进度很重要：必须跟上每周的进度，阅读，练习，问答，项目。我会认真对待每一位同学，请你不要因为困难半途而废。

2. 问答很重要：遇到知识难点请多多提问，这是你的权利更是您对自己负责的义务。问答到博客园讨论小组：http://group.cnblogs.com/103791/

3. 实践很重要：解决书中习题，实践书中实例，完成每周项目，才算真的消化了这本好书。通过实验楼环境或自己安装的虚拟机在实践中进行学习

4. 实验报告很重要：详细记录你完成项目任务的思路，获得老师点评和帮助自己复习。学习完成后在博客园中（http://www.cnblogs.com/）把学习过程通过博客发表，博客标题“信息安全系统设计基础第一周学习总结”

四、学习任务

 

（提示：请将要求学生完成的任务、测验或思考题列在此处）

 

1. 重点学习 cheat/find/locate/grep/man/whereis/which/apt-get

 

   查找帮助文档、各种示例多多练习，这几个命令会贯穿我们整个学习的学习，掌握这几个命令就可以很好学习其他命令了。

 

2. 这学期需要掌握的命令有ac,apt-get,bzip2,cat,chgrp,chmod,chown,clear,compress,cp,dd,df,diff,du,dump,evn,find,finger,free,grep,gzip,head,kill,less,ln,locate,l,gout,ls,man,mkdir,more,mount,mt,mv,netstat,nslookup,od,passwd,patch,ps,pstop,pwd,rm,shell,sort,ssh,stty,tail,tar,telnet,touch,tree,uname,unzip,vi,vim,whereis,which,who,write等

 

3. 测试示例：

 

• 请在虚拟机中安装DDD软件（其他软件）
• 请演示怎么判断DDD软件能不能安装
• 请查找系统中50M以上的文件
• 请查找系统中两天前修改过的且小于5M的文件
• 请问如何查找操作系统的信息
• 请查找当前目录下所有*.c文件中哪个文件中包含main函数
• 请建立一个目录，里面建立两个子文目录，如何一条命令删除三个目录？
• 如何把一个目录及子目录拷贝到自己的主目录中
• ...

 

 

第1节

 

Linux 系统简介

 

第2节

 

基本概念及操作

 

第3节

 

用户及文件权限管理

 

第4节

 

Linux 目录结构及文件基本操作

1、Linux 的文件组织目录结构。 2、相对路径和绝对路径。 3、对文件的移动、复制、重命名、编辑等操作。

 

第5节

 

环境变量与文件查找

 

第6节

 

文件打包与解压缩

 

第7节

 

文件系统操作与磁盘管理

 

第8节

 

命令执行顺序控制与管道

 

第9节

 

简单的文本处理

 

第10节

 

数据流重定向

 

第11节

 

正则表达式基础

 

第12节

 

Linux下软件安装

 

 

五、后续学习预告（可选）：

Linux下C语言编程基础：

VIM进行编辑

GCC进行编译

GDB进行调试

Make进行自动化

六、学习过程

（提示：此处由学生填写，学习过程，学习笔记，代码编译，运行结果，思考等）

1. 重要知识点总结梳理：

2. 教材代码编译运行

3. 课后作业

4. ......

 

参考资料：（参考论文、图书、网站、同学的内容一定要进行标注，否则以作弊论处，本次作业判0，三次以上的以课程考试作作弊论，并在立此存照（http://www.cnblogs.com/rocedu/p/4795939.html）中曝光）

 

实验1 Linux简介（18分钟）

 

 

 

一、Linux 为何物

 

 

 

Linux 就是一个操作系统，就像你多少已经了解的 Windows（xp,7,8）和 Max OS ,至于操作系统是什么，就不用过多解释了,如果你学习过前面的入门课程，应该会有个基本概念了,这里简单介绍下操作系统在整个计算机系统中的角色。

 

 

 

 

 

 

我们的 Linux 也就是系统调用和内核那两层，当然直观的来看，我们使用的操作系统还包含一些在其上运行的应用程序,比如文本编辑器，浏览器，电子邮件。

 

二、Linux 历史简介

 

操作系统始于二十世纪 50 年代，当时的操作系统能运行批处理程序。批处理程序不需要用户的交互，它从文件或者穿孔卡片读取数据，然后输出到另外一个文件或者打印机。

 

二十世纪六十年代初，交互式操作系统开始流行。它不仅仅可以交互，还能使多个用户从不同的终端同时操作主机。这样的操作系统被称作分时操作系统，它的出现对批处理操作系统是个极大的挑战。许多人尝试开发分时操作系统， 其中包括一些大学的研究项目和商业项目。当时有一个项目叫做" Multics ",它的技术在当时很创新。" Multics "项目的开发并不顺利。它花费了远超过预计的时间来完成，却没有在操作系统市场上占到多少份额。而参加该项目的一个开发团体-贝尔实验室退出了这个项目。他们在退出后开发了他们自己的一个操作系统—— UNIX。

 

UNIX 最初免费发布并因此在大学里受到欢迎。后来，UNIX 实现了 TCP/IP 协议栈，成为了早期工作站的操作系统的一个流行选择。

 

1990年，UNIX 在服务器市场尤其是大学校园成为主流操作系统，许多校园都有 UNIX 主机，当然还包括一些研究它的计算机系的学生。这些学生都渴望能在自己的电脑上运行 UNIX 。不幸的是，从那时候开始，UNIX 开始变得商业化，它的价格也变得非常昂贵。而唯一低廉的选择就是 MINIX ,这是一个功能有限的类似 UNIX 的操作系统，作者 Andrew Tanebaum 开发它的目的是用于教学。

 

1991 年 10 月，Linus Torvalds（Linux 之父）在赫尔辛基大学接触 UNIX ,他希望能在自己的电脑上运行一个类似的操作系统。可是 UNIX 的商业版本非常昂贵，于是他从 MINIX 开始入手，计划开发一个比 MINIX 性能更好的操作系统。很快他就开始了自己的开发工作。他第一次发行的版本很快吸引了一些黑客。尽管最初的 Linux 并没有多少用处，但由于一些黑客的加入使它很快就具有了许多吸引人的特性，甚至一些对操作系统开发不感兴趣的人也开始关注它。

 

Linux 本身只是操作系统的内核。内核是使其他程序能够运行的基础。它实现了多任务和硬件管理，用户或者系统管理员交互运行的所有程序实际上都运行在内核之上。其中有些程序是必需的，比如说，命令行解释器（shell）,它用于用户交互和编写 shell 脚本（.bat文件）。 Linus没有自己去开发这些应用程序，而是使用已有的自由软件。这减少了搭建开发环境而所需花费的工作量。实际上，他经常改写内核，使得那些程序能更容易在 Linux 上运行。许多重要的软件，包括 C 编译器，都来自于自由软件基金 GNU 项目。GNU 项目开始于 1984 年，目的是为了开发一个完全类似于 UNIX 的免费操作系统。为了表扬 GNU 对 Linux 的贡献，许多人把 Linux 称为GNU/Linux（GNU 有自己的内核）。

 

1992－1993 年，Linux 内核具备了挑战 UNIX 的所有本质特性，包括 TCP/IP 网络，图形界面系统（X window)，Linux 同样也吸引了许多行业的关注。一些小的公司开发和发行Linux，有几十个 Linux 用户社区成立。1994 年，Linux 杂志也开始发行。

 

Linux 内核 1.0 在 1994 年三月发布，内核的发布要经历许多开发周期，直至到达一个稳定的版本。

 

三、Linux 重要人物

 

1.Ken Thompson：C 语言之父和 UNIX 之父

 

2.Dennis Ritchie：C 语言之父和 UNIX 之父

 

3.Stallman：著名黑客，GNU 创始人，开发了 Emacs、gcc、bash shell

 

4.Bill Joy：BSD 开发者

 

5.Tanenbaum：Minix 开发者

 

6.Linus Torvalds：Linux 之父，芬兰赫尔辛基大学

 

四、Linux 与 Windows 到底有哪些不同

 

1.免费与收费

 

• 最新正版 Windows8.1 官方售价 ￥888；
• Linux 免费或少许费用。

 

2.软件与支持

 

• Windows 平台:数量和质量的优势，不过大部分为收费软件；由微软官方提供重要支持和服务；
• Linux 平台：大都为开源自由软件，用户可以修改定制和再发布，由于基本免费没有资金支持，部分软件质量和体验欠缺；有全球所有的 Linux 开发者和自由软件社区提供支持。

 

3.安全性

 

• Windows 平台：三天两头打补丁安装系统安全更新，还是会中病毒木马；
• Linux 平台：要说 Linux 没有安全问题，那当然是不可能的，这一点仁者见仁智者见智，相对来说肯定比 Windows 平台要更加安全，使用 Linux 你也不用装某杀毒，某毒霸。

 

4.使用习惯

 

• Windows：普通用户基本都是纯图形界面下操作使用，依靠鼠标和键盘完成一切操作，用户上手容易入门简单；
• Linux：兼具图形界面操作（需要使用带有桌面环境的发行版）和完全的命令行操作，可以只用键盘完成一切操作，新手入门较困难，需要一些学习和指导（这正是我们要做的事情），一旦熟练之后效率极高。

 

5.可定制性

 

• Windows：这些年之前算是全封闭的,系统可定制性很差；
• Linux：你想怎么做就怎么做，Windows 能做到得它都能，Windows 做不到的，它也能。

 

6.应用范畴

 

或许你之前不知道 Linux ，要知道，你之前在 Windows 使用百度，谷歌，上淘宝，聊 QQ 时，支撑这些软件和服务的，是后台成千上万的 Linux 服务器主机，它们时时刻刻都在进行着忙碌的数据处理和运算，可以说世界上大部分软件和服务都是运行在 Linux 之上的。

 

7.Windows 没有的

 

• 稳定的系统
• 安全性和漏洞的快速修补
• 多用户
• 用户和用户组的规划
• 相对较少的系统资源占用
• 可定制裁剪，移植到嵌入式平台（如安卓设备）
• 可选择的多种图形用户界面（如 GNOME，KDE）

 

8.Linux 没有的

 

• 没有特定的支持厂商
• 游戏娱乐支持度不足
• 专业软件支持度不足

 

五、如何学习 Linux

 

1.学习心态

 

• 明确目的：你是要用 Linux 来干什么，搭建服务器，做程序开发，还是日常办公，还是娱乐游戏；

• 面对现实：Linux 大都在命令行下操作，能否接受不用或少用图形界面；

• 是学习 Linux 操作系统本身还是某一个Linux发行版（Ubuntu,CentOS,Fedora,OpenSUSE,Debian,Mint 等等）,如果你对发行版的概念或者它们之间的关系不明确的话可以参看Linux 发行版。

 

2.注重基础，从头开始

 

大致的学习路径如下：

 

 

 

 

实验2 

 

基本概念及操作

 

一、Linux 桌面环境介绍

 

相对于现在的 Windows 系统，UNIX/Linux 本身是没有图形界面的，我们通常在 Unix/Linux 发行版上看到的图形界面实际都只是运行在 Linux 系统之上的一套软件，类似 Windows95 之前的Windows 的图形界面实则也只是运行在 DOS 环境的一套软件。而 Linux 上的这套软件以前是XFree86，现在则是 xorg（X.Org），而这套软件又是通过 X 窗口系统（X Window System，也常被称为X11或X）实现的，X 本身只是工具包及架构协议，而 xorg 便是 X 架构规范的一个实现体，也就是说它是实现了 X 协议规范的一个提供图形用户界面服务的服务器，就像实现了 http 协议提供 web 服务的 Apache。如果只有服务器也是不能实现一个完整的桌面环境的，当然还需要一个客户端，我们称为 X Client，像如下几个大家熟知也最流行的实现了客户端功能的桌面环境KDE，GNOME，XFCE，LXDE，其中就有你看到的，实验楼目前使用的 XFCE 桌面环境，部分老用户可能可以回想起，实验楼之前使用的环境是 LXDE。这也意味着在 Linux 上你可以自己选择安装不同的桌面环境，甚至可以定制自己的专属桌面。

 

 

这里讲这么多，主要是为了帮助你更好理解 Linux 的桌面环境是一个怎样的概念，以及它跟 Windows 操作系统桌面的差异，实际它们之间是有着本质的差别的，希望清楚这些内容之后可以让你忽略那些体验上的差异，专心把精力放到 Linux 系统本身或者你正准备学习的某一门技术之上，这门实验课后面的内容和实验楼的其他课程便是为了帮助你实现以上两个目标的。

 

二、Linux 桌面环境的使用

 

如果你对当前实验桌面环境（xfce）的使用有任何困难，建议你先学习实验楼入门基础课程，对于其它桌面环境的使用，不在本课程的范围之类，有兴趣的用户可以在自己计算机中安装完整的 Linux 发行版或其 Live CD 体验。

 

关于登录账户密码的说明, 实验楼环境中所有的默认系统用户名均为 shiyanlou，密码为 shiyanlou

 

三、Linux终端

 

1.Terminal（终端）

 

通常在我们使用 Linux 时，我们并不是直接与系统打交道，而是通过一个叫做 Shell 的中间程序来完成的，在图形界面下为了实现让我们在一个窗口中完成接受用户输入和显示输出，Linux 系统还提供了一个叫做终端模拟器的程序（Terminal），下面几个比较常见的终端模拟器，例如 gnome-terminal，kconsole，xterm，rxvt，kvt，nxterm 和 eterm，目前我们的实验中的终端程序是 xfce 桌面环境自带的 xfce-terminal。不过要注意的是这里所说的终端（Terminal）和控制台（Console）是有区别的。

 

 

终端本质上是对应着 Linux 上的 /dev/tty 设备，Linux 的多用户登陆就是通过不同的 /dev/tty 设备完成的，Linux 默认提供了 6 个纯命令行界面的 “terminal”（准确的说这里应该是 6 个 virtual consoles）来让用户登录，在物理机系统上你可以通过使用[Ctrl]+[Alt]+[F1]～[F6]进行切换，不过在我们的在线实验环境中可能无法切换，因为特殊功能按键会被你主机系统劫持。当你切换到其中一个终端后想要切换回图形界面，你可以按下[Ctrl]+[Alt]+[F7]来完成。

 

2.Shell

 

通常在图形界面中对实际体验带来差异的不是上述的不同发行版的各种终端模拟器，而大都是这个 Shell（壳），有壳就有核，这里的核就是指的 UNIX/Linux 内核，Shell 是指“提供给使用者使用界面”的软件（命令解析器），类似于 DOS 下的 command（命令行）和后来的 cmd.exe。普通意义上的 Shell 就是可以接受用户输入命令的程序。它之所以被称作 Shell 是因为它隐藏了操作系统底层的细节。同样的 Unix/Linux 下的图形用户界面 GNOME 和 KDE，有时也被叫做“虚拟 shell”或“图形 shell”。

 

Unix/Linux 操作系统下的 Shell 既是用户交互的界面，也是控制系统的脚本语言。当然在这点也有别于 Windows 下的命令行，虽然也提供了很简单的控制语句。在Windows 操作系统下，可能有些用户从来都不会直接的使用 Shell，然而在 UNIX 系列操作系统下，Shell 仍然是控制系统启动、X11 启动和很多其他实用工具的脚本解释程序。

 

在 UNIX/Linux 中比较流行的常见的 Shell 有 bash，zsh，ksh，csh 等等，Ubuntu 终端默认使用的是 bash，默认的桌面环境是 GNOME 或者 Unity（基于 GNOME），但我们的环境中使用的分别是zsh 和 xfce。

 

3.命令行操作体验

 

如图，双击桌面上的Xface终端图标，打开终端，打开终端后会自动运行 Shell 程序，然后我们就可以输入命令让系统来执行了：

 

 

1).重要快捷键：

 

真正学习命令行之前，你先要掌握几个十分有用，必需掌握的小技巧：

 

[Tab]

 

使用Tab键来进行命令补全，Tab键一般键盘是在字母Q旁边，这个技巧给你带来的最大的好处就是当你忘记某个命令的全称时你可以只输入它的开头的一部分然后按下Tab键就可以得到提示或者帮助完成：

 

 

 

 

 

当然不止补全命令，补全目录，补全命令参数都是没问题的：

 

 

 

[Ctrl+c]

 

想想你有没有遇到这种情况，当你在 Linux 命令行中无意输入了一个不知道的命令，或者错误的使用了一个命令，导致在终端里出现了你无法预料的情况，比如，只有光标在闪烁无法继续输入命令，或者不停地在输出一大堆你不想要的结果。你想要立即停止并恢复到你可控的状态，那该怎么办呢。这时候你就可以使用Ctrl+c键来强行终止当前程序（你可以放心它并不会使终端退出）。

 

尝试输入以下命令：

 

$ tail

 

然后你会发现你接下来的输入都没有任何反应了，只是将你输入的东西显示出来，现在你可以使用Ctrl+c，来中断这个你目前可能还不知道是什么的程序了。（在后续课程中我们会具体解释这个tail命令是什么）

 

又或者输入：

 

$ find /

 

、

 

 

显然这不是你想的结果，可以使用Ctrl+c 结束。

 

虽然这个按着很方便，但不要随便按，因为有时候当你看到终端没有任何反应或提示，也不能接受你的输入，可能只是运行的程序需要你耐心的等一下，你就不要急着Ctrl+c了。

 

其他一些常用快捷键

 

按键	作用
Ctrl+d	键盘输入结束或退出终端
Ctrl+s	暂定当前程序，暂停后按下任意键恢复运行
Ctrl+z	将当前程序放到后台运行，恢复到前台为命令fg
Ctrl+a	将光标移至输入行头，相当于Home键
Ctrl+e	将光标移至输入行末，相当于End键
Ctrl+k	删除从光标所在位置到行末
Alt+Backspace	向前删除一个单词
Shift+PgUp	将终端显示向上滚动
Shift+PgDn	将终端显示向下滚动

 

2).学会利用历史输入命令

 

很简单，你可以使用键盘上的方向上键，恢复你之前输入过的命令，你一试便知。

 

3).学会使用通配符

 

通配符是一种特殊语句，主要有星号（*）和问号（?），用来对对字符串进行模糊匹配（比如文件名，参数名）。当查找文件夹时，可以使用它来代替一个或多个真正字符；当不知道真正字符或者懒得输入完整名字时，常常使用通配符代替一个或多个真正的字符。

 

终端里面输入的通配符是由 Shell 处理的，不是由所涉及到命令语句处理的，它只会出现在命令的“参数值”里（它不用在 命令名称里， 命令不记得，那就用Tab补全）。当 Shell 在“参数值”中遇到了通配符时，Shell 会将其当作路径或文件名去在磁盘上搜寻可能的匹配：若符合要求的匹配存在，则进行代换(路径扩展)；否则就将该通配符作为一个普通字符传递给“命令”，然后再由命令进行处理。总之，通配符 实际上就是一种 Shell 实现的路径扩展功能。在 通配符被处理后, Shell 会先完成该命令的重组，然后再继续处理重组后的命令，直至执行该命令。

 

先使用 touch 命令创建 2 个文件，后缀都为 txt：

 

$ touch adsfasd.txt wergjlkas.txt

 

可以给文件随意命名，假如过了很长时间，你已经忘了这两个文件的文件名，现在你想在你大堆其他文件中找到这两个文本文件，就可以使用通配符：

 

$ ls *.txt

 

 

在创建文件的时候，如果需要一次性创建多个文件，比如：“love_1_linux.txt，love_2_linux.txt，... love_10_linux.txt”。在 Linux 中十分方便：

 

$ touch love_{1..10}_linux.txt

 

 

Shell 常用通配符：

 

字符	含义
*	匹配 0 或多个字符
?	匹配任意一个字符
[list]	匹配 list 中的任意单一字符
[!list]	匹配 除list 中的任意单一字符以外的字符
[c1-c2]	匹配 c1-c2 中的任意单一字符 如：[0-9] [a-z]
{string1,string2,...}	匹配 sring1 或 string2 (或更多)其一字符串
{c2..c2}	匹配 c1-c2 中全部字符 如{1..10}

 

4).学会在命令行中获取帮助

 

在 Linux 环境中，如果你遇到困难，可以使用man 命令，它是Manual page的缩写。

 

Manual pages 是在 UNIX 或类 UNIX 操作系统在线软件文档的一种普遍的形式。 内容包括计算机程序（包括库和系统调用），正式的标准和惯例，甚至是抽象的概念。用户可以通过执行 man 命令调用手册页。

 

你可以使用如下方式来获得某个命令的说明和使用方式的详细介绍：

 

$ man <command_name>

 

比如你想查看 man 命令本身的使用方式，你可以输入：

 

man man

 

通常情况下，man 手册里面的内容都是英文的，这就要求你有一定的英文基础。man 手册的内容很多，涉及了 Linux 使用过程中的方方面面，为了便于查找，是做了分册（分区段）处理的，在Research UNIX、BSD、OS X 和 Linux 中，手册通常被分为8个区段，安排如下：

 

区段	说明
1	一般命令
2	系统调用
3	库函数，涵盖了C标准函数库
4	特殊文件（通常是/dev中的设备）和驱动程序
5	文件格式和约定
6	游戏和屏保
7	杂项
8	系统管理命令和守护进程

 

要查看相应区段的内容，就在 man 后面加上相应区段的数字即可，如：

 

$ man 3 printf

 

所有的手册页遵循一个常见的布局，其为通过简单的 ASCII 文本展示而优化，而这种情况下可能没有任何形式的高亮或字体控制。一般包括以下部分内容：

 

NAME（名称）

 

该命令或函数的名称，接着是一行简介。

 

SYNOPSIS（概要）

 

对于命令，正式的描述它如何运行，以及需要什么样的命令行参数。对于函数，介绍函数所需的参数，以及哪个头文件包含该函数的定义。

 

DESCRIPTION（说明）

 

命令或函数功能的文本描述。

 

EXAMPLES（示例）

 

常用的一些示例。

 

SEE ALSO（参见）

 

相关命令或函数的列表。

 

也可能存在其他部分内容，但这些部分没有得到跨手册页的标准化。常见的例子包括：OPTIONS（选项），EXIT STATUS（退出状态），ENVIRONMENT（环境），BUGS（程序漏洞），FILES（文件），AUTHOR（作者），REPORTING BUGS（已知漏洞），HISTORY（历史）和COPYRIGHT（版权）。

 

通常 man 手册中的内容很多，你可能不太容易找到你想要的结果，不过幸运的是你可以在 man 中使用搜索，/<你要搜索的关键字>，查找到后你可以使用n键切换到下一个关键字所在处，shift+n为上一个关键字所在处。使用Space(空格键)翻页，Enter(回车键)向下滚动一行，或者使用j,k（vim编辑器的移动键）进行向前向后滚动一行。按下h键为显示使用帮助(因为man使用less作为阅读器，实为less工具的帮助)，按下q退出。

 

想要获得更详细的帮助，你还可以使用info命令，不过通常使用man就足够了。如果你知道某个命令的作用，只是想快速查看一些它的某个具体参数的作用，那么你可以使用--help参数，大部分命令都会带有这个参数，如：

 

$ ls --help

 

作业

 

本课程会在每一节实验结束部分介绍一个有趣的 Linux 命令，这一节介绍一个可以输出图形字符的命令banner,先看效果：

 

 

你可以先使用如下命令安装：

 

$ sudo apt-get update;sudo apt-get install sysvbanner

 

然后：

 

$ banner shiyanlou

 

或者你觉得这字体不好看，那么你还可以使用默认已经安装的一个命令printerbanner：

 

$ printerbanner -w 50 A

 

 

 

'-w'参数指定打印宽度，因为我们的环境在屏幕中显示比较小，必须要加上宽度限制。

 

还有两个类似的命令toilet,figlet，作为作业安装试用。

 

 

 

实验3 

 

用户及文件权限管理

 

实验介绍

 

1、Linux 中创建、删除用户，及用户组等操作。 2、Linux 中的文件权限设置。

 

一、Linux 用户管理

 

通过第一节课程的学习，你应该已经知道，Linux 是一个可以实现多用户登陆的操作系统，比如“李雷”和“韩梅梅”都可以同时登陆同一台主机，他们共享一些主机的资源，但他们也分别有自己的用户空间，用于存放各自的文件。但实际上他们的文件都是放在同一个物理磁盘上的甚至同一个逻辑分区或者目录里，但是由于 Linux 的 用户管理 和 权限机制 ，不同用户不可以轻易地查看、修改彼此的文件。

 

下面我们就来学习一下 Linux 下的账户管理的基础知识。

 

1.查看用户

 

请打开终端，输入命令：

 

$ who am i

或者

$ who mom likes

 

 

输入的第一列表示打开当前伪终端的用户的用户名（要查看当前登录用户的用户名，去掉空格直接使用 whoami 即可），第二列的 pts/0 中 pts 表示伪终端，所谓伪是相对于/dev/tty 设备而言的，还记得上一节讲终端时的那七个使用 [Ctrl]+[Alt]+[F1]～[F7] 进行切换的 /dev/tty 设备么,这是“真终端”，伪终端就是当你在图形用户界面使用 /dev/tty7 时每打开一个终端就会产生一个伪终端， pts/0 后面那个数字就表示打开的伪终端序号，你可以尝试再打开一个终端，然后在里面输入 who am i ，看第二列是不是就变成 pts/1 了，第三列则表示当前伪终端的启动时间。

 

who 命令其它常用参数

 

参数	说明
-a	打印能打印的全部
-d	打印死掉的进程
-m	同am i,mom likes
-q	打印当前登录用户数及用户名
-u	打印当前登录用户登录信息
-r	打印运行等级

 

2.创建用户

 

 

（提示：请将要求学生完成的任务、测验或思考题列在此处）

 

1. 重点学习 cheat/find/locate/grep/man/whereis/which/apt-get

 

   查找帮助文档、各种示例多多练习，这几个命令会贯穿我们整个学习的学习，掌握这几个命令就可以很好学习其他命令了。

 

2. 这学期需要掌握的命令有ac,apt-get,bzip2,cat,chgrp,chmod,chown,clear,compress,cp,dd,df,diff,du,dump,evn,find,finger,free,grep,gzip,head,kill,less,ln,locate,l,gout,ls,man,mkdir,more,mount,mt,mv,netstat,nslookup,od,passwd,patch,ps,pstop,pwd,rm,shell,sort,ssh,stty,tail,tar,telnet,touch,tree,uname,unzip,vi,vim,whereis,which,who,write等

 

3. 测试示例：

 

• 请在虚拟机中安装DDD软件（其他软件）
• 请演示怎么判断DDD软件能不能安装
• 请查找系统中50M以上的文件
• 请查找系统中两天前修改过的且小于5M的文件
• 请问如何查找操作系统的信息
• 请查找当前目录下所有*.c文件中哪个文件中包含main函数
• 请建立一个目录，里面建立两个子文目录，如何一条命令删除三个目录？
• 如何把一个目录及子目录拷贝到自己的主目录中
• ...

 

 

 

 

 

在 Linux 系统里， root 账户拥有整个系统至高无上的权利，比如 新建/添加 用户。

 

root 权限，系统权限的一种，与 SYSTEM 权限可以理解成一个概念，但高于 Administrator 权限，root 是 Linux 和 UNIX 系统中的超级管理员用户帐户，该帐户拥有整个系统至高无上的权力，所有对象他都可以操作，所以很多黑客在入侵系统的时候，都要把权限提升到 root 权限，用 Windows 的方法理解也就是将自己的非法帐户添加到 Administrators 用户组。更比如安卓操作系统中（基于 Linux 内核）获得 root 权限之后就意味着已经获得了手机的最高权限，这时候你可以对手机中的任何文件（包括系统文件）执行所有增、删、改、查的操作。

 

我们一般登录系统时都是以普通账户的身份登录的，要创建用户需要 root 权限，这里就要用到 sudo 这个命令了。不过使用这个命令有两个大前提，一是你要知道当前登录用户的密码，二是当前用户必须在 sudo 用户组。shiyanlou 用户的密码就是 “shiyanlou” ，它同时也属于 sudo 用户组（稍后会介绍如何查看和添加用户组）。现在我们新建一个叫 lilei 的用户：

 

$ sudo adduser lilei

 

按照提示输入 shiyanlou 密码（Linux 下密码输入通常都是不可见的），然后是给 lilei 用户设置密码，后面的选项的一些内容你可以选择直接回车使用默认值：

 

 

 

 

这个命令不但可以添加用户到系统，同时也会默认为新用户创建 home 目录：

 

$ ls /home

 

现在你已经创建好一个用户，并且你可以使用你创建的用户登录了，使用如下命令切换登录用户：

 

$ su -l lilei

 

 

退出当前用户跟退出终端一样可以使用 exit 命令或者使用快捷键 Ctrl+d。

 

3.用户组

 

在 Linux 里面每个用户都有一个归属（用户组），用户组简单地理解就是一组用户的集合，它们共享一些资源和权限，同时拥有私有资源，就跟家的形式差不多，你的兄弟姐妹（不同的用户）属于同一个家（用户组），你们可以共同拥有这个家（共享资源），爸妈对待你们都一样（共享权限），你偶尔写写日记，其他人未经允许不能查看（私有资源和权限）。当然一个用户是可以属于多个用户组的，正如你既属于家庭，又属于学校或公司。

 

在 Linux 里面如何知道自己属于哪些用户组呢？

 

方法一：使用groups命令

 

$ groups shiyanlou

 

 

 

其中冒号之前表示用户，后面表示该用户所属的用户组。这里可以看到 shiyanlou 用户同时属于 shiyanlou 和 sudo 用户组，每次新建用户如果不指定用户组的话，默认会自动创建一个与用户名相同的用户组（差不多就相当于家长的意思，或者说是老总）。默认情况下在sudo用户组里的可以使用sudo命令获得root权限。

 

方法二：查看/etc/group文件

 

$ cat /etc/group | sort

 

这里 cat 命令用于读取指定文件的内容并打印到终端输出，后面会详细讲它的使用。 | sort 表示将读取的文本进行一个字典排序再输出，然后你将看到如下一堆输出，你可以在最下面看到 shiyanlou 的用户组信息：

 

 

没找到，没关系，你可以使用命令过滤掉一些你不想看到的结果：

 

$ cat /etc/group | grep -E "shiyanlou|sudo"

 

 

etc/group 文件格式说明

 

/etc/group 的内容包括用户组（Group）、用户组口令、GID 及该用户组所包含的用户（User），每个用户组一条记录。格式如下：

 

group_name:password:GID:user_list

 

你看到上面的 password 字段为一个 'x' 并不是说密码就是它，只是表示密码不可见而已。

 

将其它用户加入 sudo 用户组

 

默认情况下新创建的用户是不具有 root 权限的，也不在 sudo 用户组，可以让其加入sudo用户组从而获取 root 权限。

 

$ su -l lilei
$ sudo ls

 

会提示 lilei 不在 sudoers 文件中，意思就是 lilei 不在 sudo 用户组中，至于 sudoers 文件（/etc/sudoers）你现在最好不要动它，操作不慎会导致比较麻烦的后果。

 

使用 usermod 命令可以为用户添加用户组，同样使用该命令你必需有 root 权限，你可以直接使用 root 用户为其它用户添加用户组，或者用其它已经在 sudo 用户组的用户使用 sudo 命令获取权限来执行该命令

 

这里我用 shiyanlou 用户执行 sudo 命令将 lilei 添加到 sudo 用户组，让它也可以使用 sudo 命令获得 root 权限

 

$ su shiyanlou
$ groups lilei
$ sudo usermod -G sudo lilei
$ groups lilei

 

然后你再切换会 lilei 用户，现在就可以使用 sudo 获取 root 权限了。

 

 

4.删除用户

 

删除用户是很简单的事：

 

$ sudo deluser lilei --remove-home

 

 

二、Linux 文件权限

 

1.查看文件权限

 

我们之前已经很多次用到 ls 命令了，如你所见，我们用它来列出并显示当前目录下的文件，当然这是在不带任何参数的情况下，它能做的当然不止这么多，现在我们就要用它来查看文件权限。

 

使用较长格式列出文件：

 

$ ls -l

 

 

你可能除了知道最后面那一项是文件名之外，其它项就不太清楚了，那么到底是什么意思呢：

 

 

可能你还是不太明白，比如第一项文件类型和权限那一堆东西具体指什么，链接又是什么，何为最后修改时间，下面一一道来：

 

 

• 文件类型

 

关于文件类型，这里有一点你必需时刻牢记Linux 里面一切皆文件，正因为这一点才有了设备文件（ /dev 目录下有各种设备文件，大都跟具体的硬件设备相关）这一说，还有socket（网络套接字，具体是什么，感兴趣的用户可以自己去了解或期待实验楼的后续相关课程），和 pipe (管道，这个东西很重要，我们以后将会讨论到，这里你先知道有它的存在即可)。软链接文件，链接文件是分为两种的，另一种当然是“硬链接”(硬链接不常用，具体内容不作为本课程讨论重点，而软链接等同于 Windows 上的快捷方式,你记住这一点就够了）

 

• 文件权限

 

读权限，表示你可以使用 cat <file name> 之类的命令来读取某个文件的内容;写权限，表示你可以编辑和修改某个文件； 执行权限，通常指可以运行的二进制程序文件或者脚本文件，如同 Windows 上的 'exe' 后缀的文件，不过 Linux 上不是通过文件后缀名来区分文件的类型。你需要注意的一点是，一个目录要同时具有读权限和执行权限才可以打开，而一个目录要有写权限才允许在其中创建其它文件，这是因为目录文件实际保存着该目录里面的文件的列表等信息

 

所有者权限，这一点相信你应该明白了，至于所属用户组权限，是指你所在的用户组中的所有其它用户对于该文件的权限，比如，你有一个艾派德,那么这个用户组权限就决定了你的兄弟姐妹有没有权限使用它破坏它和占有它。

 

• 链接数

 

链接到该文件所在的 inode 结点的文件名数目（关于这个概念涉及到 Linux 文件系统的相关概念知识，不在本课程的讨论范围，感兴趣的用户可以自己去了解）。

 

• 文件大小

 

以 inode 结点大小为单位来表示的文件大小，你可以给 ls 加上 -lh 参数来更直观的查看文件的大小。

 

明白了文件权限的一些概念，我们顺带补充一下关于 ls 命令的一些其它常用的用法：

 

• 显示除了 '.'(当前目录)，'..' 上一级目录之外的所有包含隐藏文件（Linux 下以 '.' 开头的文件为隐藏文件）

 

$ ls -A

 

 

当然，你可以同时使用 '-A' 和 '-l' 参数：

 

$ ls -Al

 

查看某一个目录的完整属性，而不是显示目录里面的文件属性：

 

$ ls -dl <目录名>

 

• 显示所有文件大小，并以普通人类能看懂的方式呈现：

 

$ ls -AsSh

 

其中小 s 为显示文件大小，大 S 为按文件大小排序，若需要知道如何按其它方式排序，请使用“man”命令查询。

 

2.变更文件所有者

 

假设目前是 lilei 用户登录，新建一个文件，命名为 “iphone6”：

 

$ touch iphone6

 

可见文件所有者是 lilei ：

 

 

现在，使用以下命令变更文件所有者为 shiyanlou ：

 

$ cd /home/lilei
$ ls iphone6
$ sudo chown shiyanlou iphone6
$ cp iphone6 /home/shiyanlou

 

现在查看，发现 文件所有者成功修改为 shiyanlou ：

 

 

3.修改文件权限

 

如果你有一个自己的文件不想被其他用户读、写、执行，那么就需要对文件的权限做修改，这里有两种方式：

 

• 方式一：二进制数字表示

 

 

每个文件的三组权限（拥有者，所属用户组，其他用户,记住这个顺序是一定的）就对应这一个 "rwx"，也就是一个 '7' ,所以如果我要将文件“iphone6”的权限改为只有我自己可以用那么就这样:

 

为了演示，我先在文件里加点内容：

 

$ echo "echo \"hello shiyanlou\"" > iphone6

 

然后修改权限：

 

$ chmod 700 iphone6

 

现在，其他用户已经不能读这个“iphone6”文件了：

 

 

• 方式二：加减赋值操作

 

完成上述相同的效果，你可以：

 

$ chmod go-rw iphone

 

 

'g''o'还有'u'，分别表示group，others，user，'+'，'-' 就分别表示增加和去掉相应的权限。

 

三、更多

 

Linux 还有一些关于隐藏权限和特殊权限的内容，想全面了解 Linux 权限管理这部分内容的用户可以通过其他方式学习。

 

作业

 

添加一个用户loutest，使用sudo创建文件/opt/forloutest，设置成用户loutest可以读写。截图并把操作过程写入实验报告。

 

 

 实验4

 

Linux 目录结构及文件基本操作

一、Linux 目录结构

在讲 Linux 目录结构之前，你首先要清楚一点东西，那就是 Linux 的目录与 Windows 的目录的区别，或许对于一般操作上的感受来说没有多大不同，但从它们的实现机制来说是完全不同的。

一种不同是体现在目录与存储介质（磁盘，内存，DVD 等）的关系上，以往的 Windows 一直是以存储介质为主的，主要以盘符（C 盘，D 盘...）及分区的来实现文件管理，然后之下才是目录，目录就显得不是那么重要，除系统文件之外的用户文件放在任何地方任何目录也是没有多大关系。所以通常 Windows 在使用一段时间后，磁盘上面的文件目录会显得杂乱无章（少数善于整理的用户除外吧）。然而 UNIX/Linux 恰好相反，UNIX 是以目录为主的，Linux 也继承了这一优良特性。 Linux 是以树形目录结构的形式来构建整个系统的，可以理解为一个用户可操作系统的骨架。虽然本质上无论是目录结构还是操作系统内核都是存储在磁盘上的，但从逻辑上来说 Linux 的磁盘是“挂在”（挂载在）目录上的，每一个目录不仅能使用本地磁盘分区的文件系统，也可以使用网络上的文件系统。举例来说，可以利用网络文件系统（Network File System，NFS）服务器载入某特定目录等。

1.FHS 标准

Linux 的目录结构说复杂很复杂，说简单也很简单。复杂在于，因为系统的正常运行是以目录结构为基础的，对于初学者来说里面大部分目录都不知道其作用，重要与否，特别对于哪些曾近的重度 Windows 用户，他们会纠结很长时间，关于我安装的软件在哪里这类问题。说它简单是因为，它其中大部分目录结构是规定好了（FHS 标准），是死的，当你掌握后，你在里面的一切操作都会变得井然有序。

FHS（英文：Filesystem Hierarchy Standard 中文：文件系统层次结构标准），多数 Linux 版本采用这种文件组织形式，FHS 定义了系统中每个区域的用途、所需要的最小构成的文件和目录同时还给出了例外处理与矛盾处理。

FHS 定义了两层规范，第一层是， / 下面的各个目录应该要放什么文件数据，例如 /etc 应该要放置设置文件，/bin 与 /sbin 则应该要放置可执行文件等等。

第二层则是针对 /usr 及 /var 这两个目录的子目录来定义。例如 /var/log 放置系统登录文件、/usr/share 放置共享数据等等。

FHS_2.3 标准文档

如果你觉得看这个不明白，那么你可以试试最真实最直观的方式，执行如下命令：

$ tree /

如果提示"command not found"，就先安装：

# 因为我们的环境的原因，每次新启动实验会清除系统恢复初始状态，所以需要手动更新软件包索引，以便我们安装时能找到相应软件包的源

sudo apt-get update

sudo apt-get install tree

关于上面提到的 FHS，这里还有个很重要的内容你一定要明白，FHS 是根据以往无数 Linux 用户和开发者的经验总结出来的，并且会维持更新，FHS 依据文件系统使用的频繁与否以及是否允许用户随意改动（注意，不是不能，学习过程中，不要怕这些），将目录定义为四种交互作用的形态，如下表所示：

2.目录路径

路径

有人可能不明白这路径是指什么，有什么用。顾名思义，路径就是你要去哪儿的路线嘛。如果你想进入某个具体的目录或者想获得某个目录的文件（目录本身也是文件）那就得用路径来找到了。

使用 cd 命令可以切换目录，在 Linux 里面使用 . 表示当前目录，.. 表示上一级目录（**注意，还记得我们上一节介绍过的，以 . 开头的文件都是隐藏文件，所以这两个目录必然也是隐藏的，你可以使用 ls -a 命令查看隐藏文件）, - 表示上一次所在目录，～通常表示当前用户的"home"目录。使用 pwd 命令可以获取当前所在路径（绝对路径）。

进入上一级目录：

$ cd ..

进入你的“home”目录：

$ cd ~ 
# 或者 cd /home/<你的用户名>

使用 pwd 获取当前路径：

$ pwd

绝对路径

关于绝对路径，简单地说就是以根"/"目录为起点的完整路径，以你所要到的目录为终点，表现形式如： /usr/local/bin，表示根目录下的 usr 目录中的 local 目录中的 bin 目录。

相对路径

相对路径，也就是相对于你当前的目录的路径，相对路径是以当前目录 . 为起点，以你所要到的目录为终点，表现形式如： usr/local/bin （这里假设你当前目录为根目录）。你可能注意到，我们表示相对路径实际并没有加上表示当前目录的那个 . ，而是直接以目录名开头，因为这个 usr 目录为 / 目录下的子目录，是可以省略这个 . 的（以后会讲到一个类似不能省略的情况）；如果是当前目录的上一级目录，则需要使用 .. ，比如你当前目录为“home”目录，根目录就应该表示为 ../../ ,表示上一级目录（"home"目录）的上一级目录（"/"目录）。

下面我们以你的"home"目录为起点，分别以绝对路径和相对路径的方式进入/usr/local/bin 目录：

# 绝对路径
$ cd /usr/local/bin

# 相对路径
$ cd ../../usr/local/bin

进入一个目录，可以使用绝对路径也可以使用相对路径，那我们应该在什么时候选择正确的方式进入某个目录呢。就是凭直觉嘛，你觉得怎样方便就使用哪一个，而不用特意只使用某一种。比如假设我当前在 /usr/local/bin 目录，我想进入上一级的 local 目录你说是使用 cd .. 方便还是 cd /usr/local 方便。而如果要进入的是 usr 目录，那么 cd /usr ，就比cd ../..方便一点了。

提示：在进行目录切换的过程中请多使用 Tab 键自动补全，可避免输入错误，连续按两次Tab可以显示全部候选结果

二、Linux 文件的基本操作

1.新建

新建空白文件

使用 touch 命令创建空白文件，关于 touch 命令，其主要是来更改已有文件的时间戳的（比如，最近访问时间，最近修改时间），但其在不加任何参数的情况下，只指定一个文件名，则可以创建一个为指定文件名的空白文件（不会覆盖已有同名文件），当然你也可以同时指定该文件的时间戳，更多关于 touch 命令的用法，会在下一讲文件搜索中涉及。

创建名为 test 的空白文件，因为在其他目录没有权限，所以需要先 cd ~ 切换回用户的/home/shiyanlou 目录：

$ cd ~
$ touch test

新建目录

使用 mkdir（make directories）命令可以创建一个空目录,也可同时指定创建目录的权限属性

创建名为"mydir"的空目录：

$ mkdir mydir

使用 -p 参数，同时创建父目录（如果不存在该父目录），如下我们同时创建一个多级目录（这在有时候安装软件，配置安装路径时非常有用）：

$ mkdir -p father/son/grandson

后面的目录路径，以绝对路径的方式表示也是可以的。

2.复制

复制文件

使用cp（copy）命令复制一个文件或目录到指定目录。将之前创建的"test"文件复制到"/home/shiyanlou/father/son/grandson"目录中：

$ cp test father/son/grandson

是不是很方便啊，如果在图形界面则需要先在源目录复制文件，再进到目的目录粘贴文件，命令行操作步骤就一步到位了嘛。

复制目录

如果直接使用cp命令，复制一个目录的话，会出现如下错误：

要成功复制目录需要加上-r或者-R参数，表示递归复制，就是说有点“株连九族”的意思：

$ cp -r father family

3.删除

删除文件

使用rm（remove files or directories）命令，删除一个文件或目录：

$ rm test

有时候你会遇到想要删除一些为只读权限的文件，直接使用rm删除会显示一个提示，如下：

你如果想忽略这提示，直接删除文件，可以使用-f参数强制删除：

$ rm -f test

删除目录

跟复制目录一样，要删除一个目录，也需要加上-r或-R参数：

$ rm -r family

4.移动文件与文件重命名

移动文件

使用mv(move or rename files)命令，移动文件（剪切）。将文件"file1"移动到"Documents"目录mv 源目录文件 目的目录：

$ mv file1 Documents

重命名文件

将文件"file1"重命名为"myfile" mv 旧的文件名 新的文件名：

$ mv file1 myfile

批量重命名

要实现批量重命名，mv 命令就有点力不从心了，我们可以使用一个看起来更专业的命令rename来实现。不过它是要用 perl 正则表达式来作为参数，关于正则表达式我们要在后面才会介绍到，这里只做演示，你只要记得这个rename命令可以批量重命名就好了，以后再重新学习也不会有任何问题，毕竟你已经掌握了一个更常用的mv命令。

# 使用通配符批量创建 5 个文件
$ touch file{1..5}.txt

# 批量将这 5 个后缀为 .txt 的文本文件重命名为以 .c 为后缀的文件
$ rename 's/\.txt/\.c/' *.txt

# 批量将这 5 个文件，文件名改为大写
$ rename 'y/a-z/A-Z/' *.c

简单解释下上面的命令，rename是先使用第二个参数的通配符匹配所有后缀为.txt的文件，然后使用第一个参数提供的正则表达式将匹配的这些文件的.txt后缀替换为.c，这一点在我们后面学习了sed命令后,相信你会更好的理解。

5.查看文件

使用cat,tac和nl命令查看文件

这两个命令都是用来打印文件内容到标准输出（终端）,其中cat为正序显示，tac倒序显示。

标准输入输出：当我们执行一个 shell 命令行时通常会自动打开三个标准文件，即标准输入文件（stdin），默认对应终端的键盘；标准输出文件（stdout）和标准错误输出文件（stderr），这两个文件都对应被重定向到终端的屏幕，以便我们能直接看到输出内容。进程将从标准输入文件中得到输入数据，将正常输出数据输出到标准输出文件，而将错误信息送到标准错误文件中。

比如我们要查看之前从"/etc"目录下拷贝来的passwd文件：

$ cat passwd

可以加上-n参数显示行号：

$ cat -n passwd

nl命令，添加行号并打印，这是个比cat -n更专业的行号打印命令。

这里简单列举它的常用的几个参数：

-b : 指定添加行号的方式，主要有两种：
    -b a:表示无论是否为空行，同样列出行号("cat -n"就是这种方式)
    -b t:只列出非空行的编号并列出（默认为这种方式）
-n : 设置行号的样式，主要有三种：
    -n ln:在行号字段最左端显示
    -n rn:在行号字段最右边显示，且不加 0
    -n rz:在行号字段最右边显示，且加 0
-w : 行号字段占用的位数(默认为 6 位)

 

你会发现使用这几个命令，默认的终端窗口大小，一屏显示不完文本的内容，得用鼠标拖动滚动条或者滑动滚轮才能继续往下翻页，要是可以直接使用键盘操作翻页就好了，那么你就可以使用下面要介绍的命令。

使用more和less命令分页查看文件

如果说上面的 cat 是用来快速查看一个文件内容的，那么这个more和less就是天生用来"阅读"一个文件的内容的，比如说"man"手册内部就是使用的 less 来显示内容。其中more命令比较简单，只能向一个方向滚动，而"less"为基于"more"和"vi"(一个强大的编辑器，我们有单独的课程来让你学习)开发，功能更强大。less 的使用基本和 more 一致，具体使用请查看 man 手册，这里只介绍 more 命令的使用。

使用more工具打开passwd文件：

$ more passwd

打开后默认只显示一屏内容，终端底部显示当前阅读的进度(百分比)。可以使用Enter键向下滚动一行，使用Space键向下滚动一屏，按下h显示帮助，q退出。

使用head和tail命令查看文件

这两个命令那些性子比较急的人应该会比较喜欢，因为它们一个是只查看的头几行（默认为10行，不足10行则显示全部）和尾几行。还是拿 passwd 文件举例，比如当我们想要查看最近新增加的用户，那么我们可以查看这个/etc/passwd文件，不过我们前面也看到了，这个文件里面一大堆乱糟糟的东西，看起来实在费神啊。这里想到系统新增加一个用户，应该会将用户的信息添加到passwd文件的最后，那么这时候我们就可以使用tail命令了：

$ tail /etc/passwd

甚至更直接的只看一行， 加上-n参数，后面紧跟行数：

$ tail -n 1 /etc/passwd

 

关于tail命令，不得不提的还有它一个很牛的参数-f，这个参数可以实现不停地读取某个文件的内容并显示。这可让我们动态查看日志起到实时监视的作用，不过我不会在这门基础课程中介绍它的更多细节，感兴趣的用户可以自己去了解。

6.查看文件类型

前面我提到过，在 Linux 下面文件的类型不是根据文件后缀来判断的，我们通常使用file命令可以查看文件的类型：

$ file /bin/ls

这表示这是一个可执行文件，运行在 64 位平台，并使用了动态链接文件（共享库）。

7.编辑文件

在 Linux 下面编辑文件通常我们会直接使用专门的命令行编辑器比如（emacs，vim，nano），由于涉及 Linux 上的编辑器的内容比较多，且非常重要，故我们有一门单独的基础课专门介绍这其中一个编辑器（vim）。在这里强烈希望正在学习这门 Linux 基础课的你先在这里暂停一下，先去学习vim 编辑器的使用（至少掌握基本的操作）然后再继续本课程后面的内容，因为后面的内容会假设你已经学会了 vim 编辑器的使用。如果你想更加快速的入门，你可以直接使用 Linux 内部的 vim 学习教程，输入如下命令即可开始：

$ vimtutor

作业

你是不是觉得在我们的环境中学习感觉轻松愉快毫无压力呢，所以偶尔偷偷懒也是没有问题的。要真是这样可不太好啊，要学会给自己点压力，稍微严格点要求自己才行。你又或许会想要是有人能监督就好了，这样你能学得更快。好吧今天就教你怎么召唤一双眼睛出来监督你：

$ xeyes

你可以使用如下命令将它放到后台运行

$ nohup xeyes &

 

 

实验5

环境变量与文件查找

实验介绍

本节实验介绍环境变量的作用与用法，及几种搜索文件的方法。学会这些技巧高效地使用 Linux。

一、环境变量

1.变量

要解释环境变量，得先明白变量是什么，准确的说应该是 Shell 变量，所谓变量就是计算机中用于记录一个值（不一定是数值，也可以是字符或字符串）的符号，而这些符号将用于不同的运算处理中。通常变量与值是一对一的关系，可以通过表达式读取它的值赋值给其它变量，也可以直接指定数值赋值给任意变量。为了便于运算和处理，大部分的编程语言会区分变量的类型，用于分别记录数值、字符或者字符串等等数据类型。Shell 中的变量也基本如此，有不同类型（但不用专门指定类型名），可以参与运算，有作用域限定。

变量的作用域即变量的有效范围（比如一个函数中、一个源文件中或者全局范围），在该范围内只能有一个同名变量。一旦离开则该变量无效，如同不存在这个变量一般。

在 Shell 中如何创建一个变量，如何给变量赋值和如何读取变量的值呢？这部分内容会在bash 脚本编程这门课中详细介绍，这里我简单举例说明一下：

使用declare命令创建一个变量名为 tmp 的变量：

$ declare tmp

其实也可以不用 declare 预声明一个变量，直接即用即创建，这里只是告诉你 declare 的作用，这在创建其它指定类型的变量（如数组）时会用到。

使用=号赋值运算符为变量 tmp 赋值为 shiyanlou：

$ tmp=shiyanlou

读取变量的值，使用echo命令和$符号（$符号用于表示引用一个变量的值，初学者经常会忘记输入）：

$ echo $tmp

注意:关于变量名，并不是任何形式的变量名都是可用的，变量名只能是英文字母,数字或者下划线，且不能以数字作为开头。

2.环境变量

简单理解了变量的概念，就很好解释环境变量了，环境变量就是作用域比自定义变量要大，如Shell 的环境变量作用于自身和它的子进程。在所有的 UNIX 和类 UNIX 系统中，每个进程都有其各自的环境变量设置，且默认情况下，当一个进程被创建时，处理创建过程中明确指定的话，它将继承其父进程的绝大部分环境设置。Shell 程序也作为一个进程运行在操作系统之上，而我们在 Shell中运行的大部分命令都将以 Shell 的子进程的方式运行。

通常我们会涉及到的环境变量有三种：

• 当前 Shell 进程私有用户自定义变量，如上面我们创建的 temp 变量，只在当前 Shell 中有效。
• Shell 本身内建的变量。
• 从自定义变量导出的环境变量。

也有三个与上述三种环境变量相关的命令，set，env，export。这三个命令很相似，都可以用于打印相关环境变量,区别在于涉及的是不同范围的环境变量，详见下表：

命令	说明
set	显示当前 Shell 所有环境变量，包括其内建环境变量（与 Shell 外观等相关），用户自定义变量及导出的环境变量
env	显示与当前用户相关的环境变量，还可以让命令在指定环境中运行
export	显示从 Shell 中导出成环境变量的变量，也能通过它将自定义变量导出为环境变量

你可以更直观的使用vimdiff工具比较一下它们之间的差别：

$ temp=shiyanlou
$ export temp_env=shiyanlou
$ env|sort>env.txt
$ export|sort>export.txt
$ set|sort>set.txt

上述操作将命令输出通过管道|使用sort命令排序，再重定向到对象文本文件中。

$ vimdiff env.txt export.txt set.txt

使用vimdiff工具比较导出的几个文件的内容。

关于环境变量，可以简单的理解成在当前进程的子进程是否有效，有效则为环境变量，否则不是（有些人也将所有变量统称为环境变量，只是以全局环境变量和局部环境变量进行区分，我们只要理解它们的实质区别即可）。我们这里用export命令来体会一下，先在 Shell 中设置一个变量temp=shiyanlou，然后再新创建一个子 Shell 查看temp变量的值：

注意：为了与普通变量区分，通常我们习惯将环境变量名设为大写

3.命令的查找路径与顺序

你可能很早之前就有疑问，我们在 Shell 中输入一个命令，Shell 是怎么知道在哪去找到这个命令然后执行的呢？这是通过环境变量PATH来进行搜索的，熟悉 Windows 的用户可能知道 Windows 中的也是有这么一个 PATH 环境变量。这个PATH里面就保存了Shell中执行的命令的搜索路径。

查看PATH环境变量的内容：

$ echo $PATH

默认情况下你会看到如下输出：

/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games

如果你还记得我们在 Linux 目录结构那一节的内容，你就应该知道上面这些目录下放的是哪一类文件了。通常这一类目录下放的都是可执行文件，当我们在 Shell 中执行一个命令时，系统就会按照 PATH 中设定的路径按照顺序依次到目录中去查找，如果存在同名的命令，则执行先找到的那个。

下面我们将练习创建一个最简单的可执行 Shell 脚本和一个使用 C 语言创建的"hello world"程序，如果这两部分内容你之前没有学习过，那么你可以进行一个入门学习：C 语言入门教程 高级 Bash 脚本编程指南 Linux Shell Scripting Tutorial (LSST) v2.0

创建一个 Shell 脚本文件：

$ vim hello_shell.sh

在脚本中添加如下内容，保存并退出（注意不要省掉第一行，这不是注释，论坛有用户反应会有语法错误，就是因为没有了第一行）：

#!/bin/zsh

for ((i=0; i<10; i++));do
    echo "hello shell"
done

exit 0

为文件添加可执行权限：

$ chmod 755 hello_shell.sh

执行脚本

$ ./hello_shell.sh

创建一个 C 语言"hello world"程序：

$ vim hello_world.c

#include <stdio.h>

int main(void)
{
    printf("hello world!\n");
    return 0;
}

使用 gcc 生成可执行文件：

$ gcc -o hello_world hello_world.c

gcc 生成二进制文件默认具有可执行权限，不需要修改

在 shiyanlou 家目录创建一个mybin目录，并将上述 hello_shell.sh 和 hello_world 文件移动到其中：

$ mkdir mybin
$ mv hello_shell.sh hello_world mybin/

现在你可以在mybin目录中分别运行你刚刚创建的两个程序：

$ cd mybin
$ ./hello_shell.sh
$ ./hello_world

回到上一级目录，也就是shiyanlou家目录，当再想运行那两个程序时，会发现提示命令找不到，除非加上命令的完整路径，但那样很不方便，如何做到想使用系统命令一样执行自己创建的脚本文件或者程序呢？那就要将命令所在路径添加到PATH环境变量了。

4.添加自定义路径到“PATH”环境变量

在前面我们应该注意到PATH里面的路径是以：作为分割符，所以我们可以这样添加自定义路径：

$ PATH=$PATH:/home/shiyanlou/mybin

注意这里一定要使用绝对路径

现在你就可以在其他任意目录执行那两个命令了。你可能会意识到这样还并没有很好的解决问题，因为我给 PATH 环境变量追加了一个路径，它也只是在当前 Shell 有效，我一旦退出终端，再打开就会发现又失效了。有没有方法让添加的环境变量全局有效？或者每次启动 Shell 时自动执行上面添加自定义路径到 PATH 的命令？下面我们就来说说后一种方式——让它自动执行。

在每个用户的 home 目录中有一个 Shell 每次启动时会默认执行一个配置脚本，以初始化环境，包括添加一些用户自定义环境变量等等。zsh 的配置文件是.zshrc，相应 Bash 的配置文件为.bashrc。它们在etc下还都有一个或多个全局的配置文件，不过我们一般只修改用户目录下的配置文件。

我们可以简单的使用下面命令直接添加内容到.zshrc中：

$ echo "PATH=$PATH:/home/shiyanlou/mybin" >> .zshrc

上述命令中>>表示将标准输出以追加的方式重定向到一个文件中，注意前面用到的>是以覆盖的方式重定向到一个文件中，使用的时候一定要注意分辨。在指定文件不存在的情况下都会创建新的文件。

5.修改和删除已有变量

变量修改

变量的修改有以下几种方式：

变量设置方式	说明
${变量名#匹配字串}	从头向后开始匹配，删除符合匹配字串的最短数据
${变量名##匹配字串}	从头向后开始匹配，删除符合匹配字串的最长数据
${变量名%匹配字串}	从尾向前开始匹配，删除符合匹配字串的最短数据
${变量名%%匹配字串}	从尾向前开始匹配，删除符合匹配字串的最长数据
${变量名/旧的字串/新的字串}	将符合旧字串的第一个字串替换为新的字串
${变量名//旧的字串/新的字串}	将符合旧字串的全部字串替换为新的字串

比如要修改我们前面添加到 PATH 的环境变量。为了避免操作失误导致命令找不到，我们先将 PATH 赋值给一个新的自定义变量 path：

$ path=$PATH
$ echo $path
$ path=${path%/home/shiyanlou/mybin}
# 或使用通配符,*表示任意多个任意字符
$ path=${path%*/mybin}

变量删除

可以使用unset命令删除一个环境变量：

$ unset temp

6.如何让环境变量立即生效

在上面我们在 Shell 中修改了一个配置脚本文件之后（比如 zsh 的配置文件 home 目录下的.zshrc），每次都要退出终端重新打开甚至重启主机之后其才能生效，很是麻烦，我们可以使用source命令来让其立即生效，如：

$ source .zshrc

source命令还有一个别名就是.，注意与表示当前路径的那个点区分开，虽然形式一样，但作用和使用方式一样，上面的命令如果替换成.的方式就该是

$ . ./.zshrc

注意第一个点后面有一个空格，而且后面的文件必须指定完整的绝对或相对路径名，source 则不需要。

二、搜索文件

与搜索相关的命令常用的有如下几个whereis,which,find,locate。

• whereis简单快速

$whereis who

你会看到它找到了三个路径，两个可执行文件路径和一个 man 在线帮助文件所在路径，这个搜索很快，因为它并没有从硬盘中依次查找，而是直接从数据库中查询。whereis只能搜索二进制文件(-b)，man帮助文件(-m)和源代码文件(-s)。如果想要获得更全面的搜索结果可以使用locate命令。

• locate快而全

通过"/var/lib/mlocate/mlocate.db"数据库查找，不过这个数据库也不是实时更新的，系统会使用定时任务每天自动执行updatedb命令更新一次，所以有时候你刚添加的文件，它可能会找不到，需要手动执行一次updatedb命令（在我们的环境中必须先执行一次该命令）。它可以用来查找指定目录下的不同文件类型，如查找 /etc 下所有以 sh 开头的文件：

$ locate /etc/sh

注意,它不只是在 etc 目录下查找并会自动递归子目录进行查找

查找 /usr/share/ 下所有 jpg 文件：

$ locate /usr/share/\*.jpg

注意要添加*号前面的反斜杠转义，否则会无法找到

如果想只统计数目可以加上-c参数，-i参数可以忽略大小写进行查找，whereis 的-b,-m，-s同样可以是使用。

• which小而精

which本身是 Shell 内建的一个命令，我们通常使用which来确定是否安装了某个指定的软件，因为它只从PATH环境变量指定的路径中去搜索命令：

$ which man

• find精而细

find应该是这几个命令中最强大的了，它不但可以通过文件类型、文件名进行查找而且可以根据文件的属性（如文件的时间戳，文件的权限等）进行搜索。find命令强大到，要把它将明白至少需要单独好几节课程才行，我们这里只介绍一些常用的内容。

在指定目录下搜索指定文件名的文件：

$ find /etc/ -name interfaces

注意 find 命令的路径是作为第一个参数的， 基本命令格式为 find [path] [option] [action]

与时间相关的命令参数：

参数	说明
-atime	最后访问时间
-ctime	创建时间
-mtime	最后修改时间

下面以-mtime参数举例：

• -mtime n: n 为数字，表示为在n天之前的”一天之内“修改过的文件
• -mtime +n: 列出在n天之前（不包含n天本身）被修改过的文件
• -mtime -n: 列出在n天之前（包含n天本身）被修改过的文件
• newer file: file为一个已存在的文件，列出比file还要新的文件名

列出 home 目录中，当天（24 小时之内）有改动的文件：

$ find ~ -mtime 0

列出用户家目录下比Code文件夹新的文件：

$ find ~ -newer /home/shiyanlou/Code

作业

《黑客帝国》电影里满屏幕代码的“数字雨”，在 Linux 里面你也可以轻松实现这样的效果，你只需要一个命令cmatrix。

需要先安装，因为 Ubuntu 没有预装：

$ sudo apt-get update;sudo apt-get install cmatrix

装好之后先不要急着执行，为了看到更好的效果，我们需要先修改终端的主题配色，修改为黑底绿字,修改方法见下图：

然后按下F11 可以全屏显示。

 

实验6

文件打包与压缩

一、文件打包和解压缩

在讲 Linux 上的解压缩工具之前，有必要先了解以下常见常用的压缩包文件格式。在 Windows 上我们最常见的不外乎这三种*.zip,*.rar,*.7z后缀的压缩文件，而在 Linux 上面常见常用的除了以上这三种外，还有*.gz,*.xz,*.bz2,*.tar,*.tar.gz,*.tar.xz,*tar.bz2，简单介绍如下：

文件后缀名	说明
*.zip	zip程序打包压缩的文件
*.rar	rar程序压缩的文件
*.7z	7zip程序压缩的文件
*.tar	tar程序打包，未压缩的文件
*.gz	gzip程序(GNU zip)压缩的文件
*.xz	xz程序压缩的文件
*.bz2	bzip2程序压缩的文件
*.tar.gz	tar打包，gzip程序压缩的文件
*.tar.xz	tar打包，xz程序压缩的文件
*tar.bz2	tar打包，bzip2程序压缩的文件
*.tar.7z	tar打包，7z程序压缩的文件

讲了这么多种压缩文件，这么多个命令，不过我们一般只需要掌握几个命令即可，包括zip,rar,tar。下面会依次介绍这几个命令及对应的解压命令。

1.zip压缩打包程序

• 使用zip打包文件夹：

$ zip -r -q -o shiyanlou.zip /home/shiyanlou
$ du -h shiyanlou.zip
$ file shiyanlou.zip

上面命令将 shiyanlou 的 home 目录打包成一个文件，并查看了打包后文件的大小和类型。第一行命令中，-r参数表示递归打包包含子目录的全部内容，-q参数表示为安静模式，即不向屏幕输出信息，-o，表示输出文件，需在其后紧跟打包输出文件名。后面使用du命令查看打包后文件的大小（后面会具体说明该命令）。

• 设置压缩级别为9和1（9最大,1最小），重新打包：

$ zip -r -9 -q -o shiyanlou_9.zip /home/shiyanlou -x ~/*.zip
$ zip -r -1 -q -o shiyanlou_1.zip /home/shiyanlou -x ~/*.zip

这里添加了一个参数用于设置压缩级别-[1-9]，1表示最快压缩但体积大，9表示体积最小但耗时最久。最后那个-x是为了排除我们上一次创建的 zip 文件，否则又会被打包进这一次的压缩文件中，注意:这里只能使用绝对路径，否则不起作用。

我们再用du命令分别查看默认压缩级别、最低、最高压缩级别及未压缩的文件的大小：

$ du -h -d 0 *.zip ~ | sort

通过man 手册可知：

• h, --human-readable（顾名思义，你可以试试不加的情况）

• d, --max-depth（所查看文件的深度）

这样一目了然,你可以看到默认压缩级别应该是最高的，效果很明显，不过你在环境中操作之后看到的大小可能跟图上的有些不同，因为在你使用过程中，会随时还生成一些缓存文件在当前用户的家目录中，这对于我们学习命令使用来说，是无关紧要的，可以忽略这些不同。

• 创建加密zip包

使用-e参数可以创建加密压缩包：

$ zip -r -e -o shiyanlou_encryption.zip /home/shiyanlou

注意: 关于zip命令，因为 Windows 系统与 Linux/Unix 在文本文件格式上的一些兼容问题，比如换行符（为不可见字符），在 Windows 为 CR+LF（Carriage-Return+Line-Feed：回车加换行），而在 Linux/Unix 上为 LF（换行），所以如果在不加处理的情况下，在 Linux 上编辑的文本，在 Windows 系统上打开可能看起来是没有换行的。如果你想让你在 Linux 创建的 zip 压缩文件在 Windows 上解压后没有任何问题，那么你还需要对命令做一些修改：

$ zip -r -l -o shiyanlou.zip /home/shiyanlou

需要加上-l参数将LF转换为CR+LF来达到以上目的。

2.使用unzip命令解压缩zip文件

将shiyanlou.zip解压到当前目录：

$ unzip shiyanlou.zip

使用安静模式，将文件解压到指定目录：

$ unzip -q shiyanlou.zip -d ziptest

上述指定目录不存在，将会自动创建。如果你不想解压只想查看压缩包的内容你可以使用-l参数：

$ unzip -l shiyanlou.zip

注意： 使用unzip解压文件时我们同样应该注意兼容问题，不过这里我们关心的不再是上面的问题，而是中文编码的问题，通常 Windows 系统上面创建的压缩文件，如果有有包含中文的文档或以中文作为文件名的文件时默认会采用 GBK 或其它编码，而 Linux 上面默认使用的是 UTF-8 编码，如果不加任何处理，直接解压的话可能会出现中文乱码的问题（有时候它会自动帮你处理），为了解决这个问题，我们可以在解压时指定编码类型。

使用-O（英文字母，大写o）参数指定编码类型：

unzip -O GBK 中文压缩文件.zip

3.rar打包压缩命令

rar也是 Windows 上常用的一种压缩文件格式，在 Linux 上可以使用rar和unrar工具分别创建和解压 rar 压缩包。

• 安装rar和unrar工具：

$ sudo apt-get update
$ sudo apt-get install rar unrar

• 从指定文件或目录创建压缩包或添加文件到压缩包：

$ rm *.zip
$ rar a shiyanlou.rar .

上面的命令使用a参数添加一个目录～到一个归档文件中，如果该文件不存在就会自动创建。

注意：rar 的命令参数没有-，如果加上会报错。

• 从指定压缩包文件中删除某个文件：

$ rar d shiyanlou.rar .zshrc

• 查看不解压文件：

$ rar l shiyanlou.rar

• 使用unrar解压rar文件

全路径解压：

$ unrar x shiyanlou.rar

去掉路径解压：

$ mkdir tmp
$ unrar e shiyanlou.rar tmp/

rar命令参数非常多，上面只涉及了一些基本操作

4.tar打包工具

在 Linux 上面更常用的是tar工具，tar 原本只是一个打包工具，只是同时还是实现了对 7z，gzip，xz，bzip2 等工具的支持，这些压缩工具本身只能实现对文件或目录（单独压缩目录中的文件）的压缩，没有实现对文件的打包压缩，所以我们也无需再单独去学习其他几个工具，tar 的解压和压缩都是同一个命令，只需参数不同，使用比较方便。

下面先掌握tar命令一些基本的使用方式，即不进行压缩只是进行打包（创建归档文件）和解包的操作。

• 创建一个 tar 包：

$ tar -cf shiyanlou.tar ~

上面命令中，-c表示创建一个 tar 包文件，-f用于指定创建的文件名，注意文件名必须紧跟在-f参数之后，比如不能写成tar -fc shiyanlou.tar，可以写成tar -f shiyanlou.tar -c ~。你还可以加上-v参数以可视的的方式输出打包的文件。上面会自动去掉表示绝对路径的/，你也可以使用-P保留绝对路径符。

• 解包一个文件(-x参数)到指定路径的已存在目录(-C参数)：

$ mkdir tardir
$ tar -xf shiyanlou.tar -C tardir

• 只查看不解包文件-t参数：

$ tar -tf shiyanlou.tar

• 保留文件属性和跟随链接（符号链接或软链接），有时候我们使用tar备份文件当你在其他主机还原时希望保留文件的属性(-p参数)和备份链接指向的源文件而不是链接本身(-h参数)：

$ tar -cphf etc.tar /etc

对于创建不同的压缩格式的文件，对于tar来说是相当简单的，需要的只是换一个参数，这里我们就以使用gzip工具创建*.tar.gz文件为例来说明。

• 我们只需要在创建 tar 文件的基础上添加-z参数，使用gzip来压缩文件：

$ tar -czf shiyanlou.tar.gz ~

• 解压*.tar.gz文件：

$ tar -xzf shiyanlou.tar.gz

现在我们要使用其他的压缩工具创建或解压相应文件只需要更改一个参数即可：

压缩文件格式	参数
*.tar.gz	-z
*.tar.xz	-J
*tar.bz2	-j

tar 命令的参数很多，不过常用的就是上述这些，需要了解更多你可以查看 man 手册获取更多帮助。

作业

天冷的时候，要是有个火炉就好了。这里有个有趣的程序：

$ sudo apt-get install libaa-bin 
# 提示command not found，请自行解决
$ aafire

 

 

实验7

 

文件系统操作与磁盘管理

 

实验介绍

 

本节实验的文件系统操作的内容十分简单，只会包含几个命令的几个参数的讲解，但掌握这些也将对你在学习 Linux 和实验楼后续其他课程的过程中有极大帮助。

 

因为本课程的定位为入门基础，尽快上手，故没有打算涉及太多理论内容，前面省略了关于 Linux 文件系统的一些基本知识，也因为我们是在线实验环境，所以也避开了很少一部分但又十分重要的关于硬件的内容，我们只能期待用户能够抱着提高自学能力的心态自己去补充相关的知识。

 

一、简单文件系统操作

 

1.查看磁盘和目录的容量

 

使用 df 命令查看磁盘的容量

 

$ df

 

在实验楼的环境中你将看到如下的输出内容：

 

 

但在实际的物理主机上会更像这样：

 

 

一般使用情况下，我们更多只是关心第一行的内容也就是环境中的rootfs或者物理主机上的/dev/sda2

 

"rootfs" : （Root File System）它是 Ramfs（Ramfs 是一个非常简单的 Linux 文件系统用于实现磁盘缓存机制作为动态可调整大小的基于 ram 的文件系统）或者 tmpfs 的一个特殊实例，它作为系统启动时内核载入内存之后，在挂载真正的的磁盘之前的一个临时文件系统。通常的主机会在系统启动后用磁盘上的文件系统替换，只是在一些嵌入式系统中会只存在一个 rootfs ，或者像我们目前遇到的情况运行在虚拟环境中共享主机资源的系统也可能会采用这种方式。

 

物理主机上的 /dev/sda2 是对应着主机硬盘的分区，后面的数字表示分区号，数字前面的字母 a 表示第几块硬盘（也可能是可移动磁盘），你如果主机上有多块硬盘则可能还会出现 /dev/sdb，/dev/sdc 这些磁盘设备都会在 /dev 目录下以文件的存在形式。

 

接着你还会看到"1k-blocks"这个陌生的东西，它表示以磁盘块大小的方式显示容量，后面为相应的以块大小表示的已用和可用容量，在你了解 Linux 的文件系统之前这个就先不管吧，我们以一种你应该看得懂的方式展示：

 

$ df -h

 

 

现在你就可以使用命令查看你主机磁盘的使用情况了。至于挂载点如果你还记得前面第 4 节介绍 Linux 目录树结构的内容，那么你就应该能很好的理解挂载的概念，这里就不再赘述。

 

使用 du 命令查看目录的容量

 

这个命令前面其实已经用了很多次了：

 

# 默认同样以 blocks 的大小展示
$ du 
# 加上`-h`参数，以更易读的方式展示
$ du -h

 

-d参数指定查看目录的深度

 

# 只查看1级目录的信息
$ du -h -d 0 ~
# 查看2级
$ du -h -d 1 ~

 

 

du（estimate file space usage）命令与df（report file system disk space usage）只用一字只差，首先就希望注意不要弄混淆了,以可以像我这样从man手册中获取命令的完整描述，记全称就不会搞混了。

 

二、简单的磁盘管理

 

下面涉及的命令具有一定的危险性，操作不当可能会丢失你的个人数据，初学者建议在虚拟环境中进行操作

 

通常情况下，这一小节应该直接将如何挂载卸载磁盘，如何格式化磁盘，如何分区，但如你所见，我们的环境中没东西给你挂，也没东西给你格和分，所以首先我们会先创建一个虚拟磁盘来进行后续的练习操作

 

1.创建虚拟磁盘

 

dd 命令简介（部分说明来自dd (Unix) wiki)）

 

dd命令用于转换和复制文件，不过它的复制不同于cp。之前提到过关于 Linux 的很重要的一点，一切即文件，在 Linux 上，硬件的设备驱动（如硬盘）和特殊设备文件（如/dev/zero和/dev/random）都像普通文件一样，只要在各自的驱动程序中实现了对应的功能，dd 也可以读取自和/或写入到这些文件。这样，dd也可以用在备份硬件的引导扇区、获取一定数量的随机数据或者空数据等任务中。dd程序也可以在复制时处理数据，例如转换字节序、或在 ASCII 与 EBCDIC 编码间互换。

 

dd的命令行语句与其他的 Linux 程序不同，因为它的命令行选项格式为选项=值，而不是更标准的--选项 值或-选项=值。dd默认从标准输入中读取，并写入到标准输出中，但可以用选项if（input file，输入文件）和of（output file，输出文件）改变。

 

我们先来试试用dd命令从标准输入读入用户输入到标准输出或者一个文件：

 

# 输出到文件
$ dd of=test bs=10 count=1 # 或者 dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1
# 输出到标准输出
$ dd if=/dev/stdin of=/dev/stdout bs=10 count=1

 

 

上述命令从标准输入设备读入用户输入（缺省值，所以可省略）然后输出到 test 文件，bs（block size）用于指定块大小（缺省单位为 Byte，也可为其指定如'K'，'M'，'G'等单位），count用于指定块数量。如上图所示，我指定只读取总共 10 个字节的数据，当我输入了“hello shiyanlou”之后加上空格回车总共 16 个字节（一个英文字符占一个字节）内容，显然超过了设定大小。使用和du和cat命令看到的写入完成文件实际内容确实只有 10 个字节（那个黑底百分号表示这里没有换行符）,而其他的多余输入将被截取并保留在标准输入。

 

前面说到dd在拷贝的同时还可以实现数据转换，那下面就举一个简单的例子：将输出的英文字符转换为大写再写入文件：

 

$ dd if=/dev/stdin of=test bs=10 count=1 conv=ucase

 

 

 

你可以在man文档中查看其他所有转换参数。

 

使用 dd 命令创建虚拟镜像文件

 

通过上面一小节，你应该掌握了dd的基本使用，下面就来使用dd命令来完成创建虚拟磁盘的第一步。

 

从/dev/zero设备创建一个容量为 256M 的空文件：

 

$ dd if=/dev/zero of=virtual.img bs=1M count=256
$ du -h virtual.img

 

 

 

然后我们要将这个文件格式化（写入文件系统），这里我们要学到一个（准确的说是一组）新的命令来完成这个需求。

 

使用 mkfs 命令格式化磁盘（我们这里是自己创建的虚拟磁盘镜像）

 

你可以在命令行输入 mkfs 然后按下Tab键，你可以看到很多个以 mkfs 为前缀的命令，这些不同的后缀其实就是表示着不同的文件系统，可以用 mkfs 格式化成的文件系统：

 

 

我们可以简单的使用下面的命令来将我们的虚拟磁盘镜像格式化为ext4文件系统：

 

$ mkfs.ext4 virtual.img

 

 

可以看到实际 mkfs.ext4 是使用 mke2fs 来完成格式化工作的。mke2fs 的参数很多，不过我们也不会经常格式化磁盘来玩，所以就掌握这基本用法吧，等你有特殊需求时，再查看 man 文档解决。

 

更多关于文件系统的知识，请查看wiki： 文件系统 ext3,ext4

 

如果你想想知道 Linux 支持哪些文件系统你可以输入ls -l /lib/modules/$(uname -r)/kernel/fs（我们的环境中无法查看）查看。

 

使用 mount 命令挂载磁盘到目录树

 

用户在 Linux/UNIX 的机器上打开一个文件以前，包含该文件的文件系统必须先进行挂载的动作，此时用户要对该文件系统执行 mount 的指令以进行挂载。通常是使用在 USB 或其他可移除存储设备上，而根目录则需要始终保持挂载的状态。又因为 Linux/UNIX 文件系统可以对应一个文件而不一定要是硬件设备，所以可以挂载一个包含文件系统的文件到目录树。

 

Linux/UNIX 命令行的 mount 指令是告诉操作系统，对应的文件系统已经准备好，可以使用了，而该文件系统会对应到一个特定的点（称为挂载点）。挂载好的文件、目录、设备以及特殊文件即可提供用户使用。

 

我们先来使用mount来查看下主机已经挂载的文件系统：

 

$ sudo mount

 

 

输出的结果中每一行表示一个设备或虚拟设备,每一行最前面是设备名，然后是 on 后面是挂载点，type 后面表示文件系统类型，再后面是挂载选项（比如可以在挂载时设定以只读方式挂载等等）。

 

那么我们如何挂载真正的磁盘到目录树呢，mount命令的一般格式如下：

 

mount [options] [source] [directory]

 

一些常用操作：

 

mount [-o [操作选项]] [-t 文件系统类型] [-w|--rw|--ro] [文件系统源] [挂载点]

 

我们现在直接来挂载我们创建的虚拟磁盘镜像到/mnt目录：

 

$ mount -o loop -t ext4 virtual.img /mnt 
# 也可以省略挂载类型，很多时候 mount 会自动识别

# 以只读方式挂载
$ mount -o loop --ro virtual.img /mnt
# 或者mount -o loop,ro virtual.img /mnt

 

使用 umount 命令卸载已挂载磁盘

 

# 命令格式 sudo umount 已挂载设备名或者挂载点，如：
$ sudo umount /mnt

 

不过遗憾的是，由于我们环境的问题（环境中使用的 Linux 内核在编译时没有添加对 Loop device的支持），所以你将无法挂载成功：

 

 

另外关于 loop 设备,你可能会有诸多疑问，那么请看下面来自维基百科/dev/loop的说明：

 

在类 UNIX 系统中，/dev/loop（或称vnd （vnode disk）、lofi（循环文件接口））是一种伪设备，这种设备使得文件可以如同块设备一般被访问。

在使用之前，循环设备必须与现存文件系统上的文件相关联。这种关联将提供给用户一个应用程序接口，接口将允许文件视为块特殊文件（参见设备文件系统）使用。因此，如果文件中包含一个完整的文件系统，那么这个文件就能如同磁盘设备一般被挂载。

这种设备文件经常被用于光盘或是磁盘镜像。通过循环挂载来挂载包含文件系统的文件，便使处在这个文件系统中的文件得以被访问。这些文件将出现在挂载点目录。如果挂载目录中本身有文件，这些文件在挂载后将被禁止使用。

 

使用 fdisk 为磁盘分区（关于分区的一些概念不清楚的用户请参看主引导记录）

 

同样因为环境原因中没有物理磁盘，也无法创建虚拟磁盘的原因我们就无法实验练习使用该命令了，下面我将以我的物理主机为例讲解如何为磁盘分区。

 

# 查看硬盘分区表信息
$ sudo fdisk -l

 

 

输出结果中开头显示了我主机上的磁盘的一些信息，包括容量扇区数，扇区大小，I/O 大小等信息。

 

我们重点开一下中间的分区信息，/dev/sda1，/dev/sda2 为主分区分别安装了 Windows 和 Linux 操作系统，/dev/sda3 为交换分区（可以理解为虚拟内存），/dev/sda4 为扩展分区其中包含 /dev/sda5，/dev/sda6，/dev/sda7，/dev/sda8 四个逻辑分区，因为主机上有几个分区之间有空隙，没有对齐边界扇区,所以分区之间的不是完全连续的。

 

# 进入磁盘分区模式
$ sudo fdisk virtual.img

 

 

在进行操作前我们首先应先规划好我们的分区方案，这里我将在使用 128M（可用 127M 左右）的虚拟磁盘镜像创建一个 30M 的主分区剩余部分为扩展分区包含 2 个大约 45M 的逻辑分区。

 

操作完成后输入p查看结果如下:

 

 

最后不要忘记输入w写入分区表。

 

使用 losetup 命令建立镜像与回环设备的关联

 

$ sudo losetup /dev/loop0 virtual.img
# 如果提示设备忙你也可以使用其它的回环设备，"ls /dev/loop*"参看所有回环设备

# 解除设备关联
$ sudo losetup -d /dev/loop0

 

然后再使用mkfs格式化各分区（前面我们是格式化整个虚拟磁盘镜像文件或磁盘），不过格式化之前，我们还要为各分区建立虚拟设备的映射，用到kpartx工具，需要先安装：

 

$ sudo apt-get install kpartx
$ sudo kpart kpartx -av /dev/loop0

# 取消映射
$ sudo kpart kpartx -dv /dev/loop0

 

 

接着再是格式化，我们将其全部格式化为 ext4：

 

$ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p1
$ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p5
$ sudo mkfs.ext4 -q /dev/mapper/loop0p6

 

格式化完成后在/media目录下新建四个空目录用于挂载虚拟磁盘：

 

$ mkdir -p /media/virtualdisk_{1..3}

 

# 挂载磁盘分区
$ sudo mount /dev/mapper/loop0p1 /media/virtualdisk_1
$ sudo mount /dev/mapper/loop0p5 /media/virtualdisk_2
$ sudo mount /dev/mapper/loop0p6 /media/virtualdisk_3

# 卸载磁盘分区
$ sudo umount /dev/mapper/loop0p1
$ sudo umount /dev/mapper/loop0p5
$ sudo umount /dev/mapper/loop0p6

 

然后：

 

$ df -h

 

 

作业

 

cowsay命令，可以让你在终端里以一种动物说话的形式打印出一段话。

 

实验8

命令执行顺序控制与管道

实验介绍

顺序执行、选择执行、管道、cut 命令、grep 命令、wc 命令、sort 命令等，高效率使用 Linux 的技巧。

一、命令执行顺序的控制

1.顺序执行多条命令

通常情况下，我们每次只能在终端输入一条命令，按下回车执行，执行完成后，我们再输入第二条命令，然后再按回车执行…… 你可能会遇到如下使用场景：我需要使用apt-get安装一个软件，然后安装完成后立即运行安装的软件（或命令工具），又恰巧你的主机才更换的软件源还没有更新软件列表（比如之前我们的环境中，每次重新开始实验就得sudo apt-get update，现在已经没有这个问题了）,那么你可能会有如下一系列操作：

$ sudo apt-get update
# 等待——————————然后输入下面的命令
$ sudo apt-get install some-tool
# 等待——————————然后输入下面的命令
$ some-tool

这时你可能就会想要是我可以一次性输入完，让它自己去一次执行各命令就好了，这就是我们这一小节要解决的问题。

简单的顺序执行你可以使用;来完成，比如上述操作你可以：

$ sudo apt-get update;sudo apt-get install some-tool;some-tool
# 让它自己运行

2.有选择的执行命令

关于上面的操作，不知你有没有思考过一个问题，如果我们在让它自动顺序执行命令时，前面的命令执行不成功，而后面的命令又依赖与上一条命令的结果，那么就会造成花了时间，最终却得到一个错误的结果，而且有时候直观的看你还无法判断结果是否正确。那么我们需要能够有选择性的来执行命令，比如上一条命令执行成功才继续下一条，或者不成功又该做出其它什么处理,比如我们使用which来查找是否安装某个命令，如果找到就执行该命令，否则什么也不做（虽然这个操作没有什么实际意义，但可帮你更好的理解一些概念）：

$ which cowsay>/dev/null && cowsay -f head-in ohch~

你如果没有安装cowsay，你可以先执行一次上述命令，你会发现什么也没发生，你再安装好之后你再执行一次上述命令，你也会发现一些惊喜。

上面的&&就是用来实现选择性执行的，它表示如果前面的命令执行结果（不是表示终端输出的内容，而是表示命令执行状态的结果）返回0则执行后面的，否则不执行，你可以从$?环境变量获取上一次命令的返回结果：

学习过 C 语言的用户应该知道在 C 语言里面&&表是逻辑与，而且还有一个||表示逻辑或，同样 Shell 也有一个||，它们的区别就在于，shell中的这两个符号除了也可用于表示逻辑与和或之外，就是可以实现这里的命令执行顺序的简单控制。||在这里就是与&&相反的控制效果，当上一条命令执行结果为≠0($?≠0)时则执行它后面的命令：

$ which cowsay>/dev/null || echo "cowsay has not been install, please run 'sudo apt-get install cowsay' to install"

除了上述基本的使用之外，我们还可以结合这&&和||来实现一些操作，比如：

$ which cowsay>/dev/null && echo "exist" || echo "not exist"

我画个流程图来解释一下上面的流程：

思考

上面我们讲到将&&和||结合起来使用，那么是否以任意顺序都行？比如上面我们是&&在前||在后，反过来可以么？会不会有问题？

二、管道

管道是什么,管道是一种通信机制，通常用于进程间的通信（也可通过socket进行网络通信），它表现出来的形式就是将前面每一个进程的输出(stdout)直接作为下一个进程的输入(stdin)。

管道又分为匿名管道和具名管道（这里将不会讨论在源程序中使用系统调用创建并使用管道的情况，它与命令行的管道在内核中实际都是采用相同的机制）。我们在使用一些过滤程序时经常会用到的就是匿名管道，在命令行中由|分隔符表示，|在前面的内容中我们已经多次使用到了。具名管道简单的说就是有名字的管道，通常只会在源程序中用到具名管道。下面我们就将通过一些常用的可以使用管道的"过滤程序"来帮助你熟练管道的使用。

1.试用

先试用一下管道，比如查看/etc目录下有哪些文件和目录，使用ls命令来查看：

$ ls -al /etc

有太多内容，屏幕不能完全显示，这时候可以使用滚动条或快捷键滚动窗口来查看。不过这时候可以使用管道：

$ ls -al /etc | less

通过管道将前一个命令(ls)的输出作为下一个命令(less)的输入，然后就可以一行一行地看。

2.cut 命令，打印每一行的某一字段

打印/etc/passwd文件中以:为分隔符的第1个字段和第6个字段分别表示用户名和其家目录：

$ cut /etc/passwd -d ':' -f 1,6

打印/etc/passwd文件中每一行的前N个字符：

# 前五个（包含第五个）
$ cut /etc/passwd -c -5
# 前五个之后的（包含第五个）
$ cut /etc/passwd -c 5-
# 第五个
$ cut /etc/passwd -c 5
# 2到5之间的（包含第五个）
$ cut /etc/passwd -c 2-5

3.grep 命令，在文本中或 stdin 中查找匹配字符串

grep命令是很强大的，也是相当常用的一个命令，它结合正则表达式可以实现很复杂却很高效的匹配和查找，不过在学习正则表达式之前，这里介绍它简单的使用，而关于正则表达式后面将会有单独一小节介绍到时会再继续学习grep命令和其他一些命令。

grep命令的一般形式为：

grep [命令选项]... 用于匹配的表达式 [文件]...

还是先体验一下，我们搜索/home/shiyanlou目录下所有包含"shiyanlou"的所有文本文件，并显示出现在文本中的行号：

$ grep -rnI "shiyanlou" ~

-r 参数表示递归搜索子目录中的文件,-n表示打印匹配项行号，-I表示忽略二进制文件。这个操作实际没有多大意义，但可以感受到grep命令的强大与实用。

当然也可以在匹配字段中使用正则表达式，下面简单的演示：

# 查看环境变量中以"yanlou"结尾的字符串
$ export | grep ".*yanlou$"

其中$就表示一行的末尾。

4. wc 命令，简单小巧的计数工具

wc 命令用于统计并输出一个文件中行、单词和字节的数目，比如输出/etc/passwd文件的统计信息：

$ wc /etc/passwd

分别只输出行数、单词数、字节数、字符数和输入文本中最长一行的字节数：

# 行数
$ wc -l /etc/passwd
# 单词数
$ wc -w /etc/passwd
# 字节数
$ wc -c /etc/passwd
# 字符数
$ wc -m /etc/passwd
# 最长行字节数
$ wc -L /etc/passwd

注意：对于西文字符来说，一个字符就是一个字节，但对于中文字符一个汉字是大于2个字节的，具体数目是由字符编码决定的

再来结合管道来操作一下，下面统计 /etc 下面所有目录数：

$ ls -dl /etc/*/ | wc -l

5.sort 排序命令

这个命令前面我们也是用过多次，功能很简单就是将输入按照一定方式排序，然后再输出,它支持的排序有按字典排序,数字排序，按月份排序，随机排序，反转排序，指定特定字段进行排序等等。

默认为字典排序：

$ cat /etc/passswd | sort

反转排序：

$ cat /etc/passwd | sort -r

按特定字段排序：

$ cat /etc/passwd | sort -t':' -k 3

上面的-t参数用于指定字段的分隔符，这里是以":"作为分隔符；-k 字段号用于指定对哪一个字段进行排序。这里/etc/passwd文件的第三个字段为数字，默认情况下是一字典序排序的，如果要按照数字排序就要加上-n参数：

$ cat /etc/passwd | sort -t':' -k 3 -n

6. uniq 去重命令

 

uniq命令可以用于过滤或者输出重复行。

• 过滤重复行

我们可以使用history命令查看最近执行过的命令（实际为读取${SHELL}_history文件,如我们环境中的~/.zsh_history文件），不过你可能只想查看使用了那个命令而不需要知道具体干了什么，那么你可能就会要想去掉命令后面的参数然后去掉重复的命令：

$ history | cut -c 8- | cut -d ' ' -f 1 | uniq

然后经过层层过滤，你会发现确是只输出了执行的命令那一列，不过去重效果好像不明显，仔细看你会发现它趋势去重了，只是不那么明显，之所以不明显是因为uniq命令只能去连续重复的行，不是全文去重，所以要达到预期效果，我们先排序：

$ history | cut -c 8- | cut -d ' ' -f 1 | sort | uniq
# 或者$ history | cut -c 8- | cut -d ' ' -f 1 | sort -u

这就是 Linux/UNIX 哲学吸引人的地方，大繁至简，一个命令只干一件事却能干到最好。

• 输出重复行

# 输出重复过的行（重复的只输出一个）及重复次数
$ history | cut -c 8- | cut -d ' ' -f 1 | sort | uniq -dc
# 输出所有重复的行
$ history | cut -c 8- | cut -d ' ' -f 1 | sort | uniq -D

文本处理命令还有很多，下一节将继续介绍一些常用的文本处理的命令。

作业：

 

实验9

简单的文本处理

实验介绍

这一节我们将介绍这几个命令tr（注意不是tar），col，join，paste。实际这一节是上一节关于能实现管道操作的命令的延续，所以我们依然将结合管道来熟悉这些命令的使用。

一、常用的文本处理命令

二、文本处理命令

1.tr 命令

tr 命令可以用来删除一段文本信息中的某些文字。或者将其进行转换。

使用方式：

tr [option]...SET1 [SET2]

常用的选项有：

选项	说明
-d	删除和set1匹配的字符，注意不是全词匹配也不是按字符顺序匹配
-s	去除set1指定的在输入文本中连续并重复的字符

操作举例：

# 删除 "hello shiyanlou" 中所有的'o','l','h'
$ echo 'hello shiyanlou' | tr -d 'olh'
# 将"hello" 中的ll,去重为一个l
$ echo 'hello' | tr -s 'l'
# 将输入文本，全部转换为大写或小写输出
$ cat /etc/passwd | tr '[:lower:]' '[:upper:]'
# 上面的'[:lower:]' '[:upper:]'你也可以简单的写作'[a-z]' '[A-Z]',当然反过来将大写变小写也是可以的

更多 tr 的使用，你可以使用--help或者man tr获得。

2.col 命令

col 命令可以将Tab换成对等数量的空格建，或反转这个操作。

使用方式：

col [option]

常用的选项有：

选项	说明
-x	将Tab转换为空格
-h	将空格转换为Tab（默认选项）

操作举例：

# 查看 /etc/protocols 中的不可见字符，可以看到很多 ^I ，这其实就是 Tab 转义成可见字符的符号
$ cat -A /etc/protocols
# 使用 col -x 将 /etc/protocols 中的 Tab 转换为空格,然后再使用 cat 查看，你发现 ^I 不见了
$ cat /etc/protocols | col -x | cat -A

3.join命令

学过数据库的用户对这个应该不会陌生，这个命令就是用于将两个文件中包含相同内容的那一行合并在一起。

使用方式：

join [option]... file1 file2

常用的选项有：

选项	说明
-t	指定分隔符，默认为空格
-i	忽略大小写的差异
-1	指明第一个文件要用哪个字段来对比，，默认对比第一个字段
-2	指明第二个文件要用哪个字段来对比，，默认对比第一个字段

操作举例：

# 创建两个文件
$ echo '1 hello' > file1
$ echo '1 shiyanlou' > file2
$ join file1 file2
# 将/etc/passwd与/etc/shadow两个文件合并，指定以':'作为分隔符
$ sudo join -t':' /etc/passwd /etc/shadow
# 将/etc/passwd与/etc/group两个文件合并，指定以':'作为分隔符, 分别比对第4和第3个字段
$ sudo join -t':' -1 4 /etc/passwd -2 3 /etc/group

4.paste命令

paste这个命令与join 命令类似，它是在不对比数据的情况下，简单地将多个文件合并一起，以Tab隔开。

使用方式：

paste [option] file...

常用的选项有：

选项	说明
-d	指定合并的分隔符，默认为Tab
-s	不合并到一行，每个文件为一行

操作举例：

$ echo hello > file1
$ echo shiyanlou > file2
$ echo www.shiyanlou.com > file3
$ paste -d ':' file1 file2 file3
$ paste -s file1 file2 file3

三、小结

上面这些命令不是所有你都会经常用到，不过它们确是很实用的，熟练掌握之后，可以减轻很多工作量，比如不停的用鼠标操作在 gedit 里面复制粘贴赋值粘贴，将两个文件的内容合并为一个文件，这原本只需要一个命令就能完成。

作业

1、在《文件打包与解压缩》一节实验中提到 Windows/dos 与 Linux/UNIX 文本文件一些特殊字符不一致，如断行符 Windows 为 CR+LF(\r\n)，Linux/UNIX 为 LF(\n)。使用cat -A 文本 可以看到文本中包含的不可见特殊字符。Linux 的\n表现出来就是一个$，而 Windows/dos 的表现为^M$，可以直接使用dos2unix和unix2dos工具在两种格式之间进行转换，使用file命令可以查看文件的具体类型。不过现在希望你在不使用上述两个转换工具的情况下，使用前面学过的命令手动完成 dos 文本格式到 UNIX 文本格式的转换。

使用vim

Vim是一个vi的改进版本，可以运行在Windows和Linux平台上，使用方法如下：

# vimdosfile.txt

DOS转UNIX：:setfileformat=unix

UNIX转DOS：:setfileformat=dos

:wq

如果你需要把Unix文本文件转换为DOS文本文件，输入:setfileformat=dos，你也可以使用ff来替代fileformat，此时可以输入:set ff=dos。你可以输入:help fileformat来获得跟多的关于选项信息。

注：为了能让vim可以自动识别DOS和UNIX文本文件格式，可以在.vimrc(Linux)或_vimrc（Windows）配置文件中加入如下一行设置：

         setfileformats=dos,unix

         设置完成后，使用vim打开DOS文本文件就不会显示^M字符了。

2、还记得小时候在小霸王上面玩的小蜜蜂游戏么？它的正统名字应该是Space Invaders:太空侵略者。

使用下面这个命令可以安装，之所以叫 ninvaders 是因为这款游戏是基于 ncurses 命令行图形库做的：

sudo apt-get install ninvaders


实验10

数据流重定向

实验介绍

你可能对重定向这个概念感到些许陌生，但你应该在前面的课程中多次见过>或>>操作了，并知道他们分别是将标准输出导向一个文件或追加到一个文件中。这其实就是重定向，将原本输出到标准输出的数据重定向到一个文件中，因为标准输出(/dev/stdout)本身也是一个文件，我们将命令输出导向另一个文件自然也是没有任何问题的。

一、数据流重定向

下面我们简单的回顾一下我们前面经常用到的两个重定向操作：

$ echo 'hello shiyanlou' > redirect 
$ echo 'www.shiyanlou.com' >> redirect
$ cat redirect

当然前面没有用到的<和<<操作也是没有问题的，如你理解的一样，它们的区别在于重定向的方向不一致而已，>表示是从左到右，<右到左。

1.简单的重定向

在更多了解 Linux 的重定向之前，我们需要先知道一些基本的东西，前面我们已经提到过 Linux 默认提供了三个特殊设备，用于终端的显示和输出，分别为stdin（标准输入,对应于你在终端的输入），stdout（标准输出，对应于终端的输出），stderr（标准错误输出，对应于终端的输出）。

文件描述符	设备文件	说明
0	/dev/stdin	标准输入
1	/dev/stdout	标准输出
2	/dev/stderr	标准错误

文件描述符：文件描述符在形式上是一个非负整数。实际上，它是一个索引值，指向内核为每一个进程所维护的该进程打开文件的记录表。当程序打开一个现有文件或者创建一个新文件时，内核向进程返回一个文件描述符。在程序设计中，一些涉及底层的程序编写往往会围绕着文件描述符展开。但是文件描述符这一概念往往只适用于 UNIX、Linux 这样的操作系统。

另外还有一个符号-,它可以同时作为前一个命令的。

我们可以这样使用这些文件描述符：

默认使用终端的标准输入作为命令的输入和标准输出作为命令的输出

$ cat 
（按Ctrl+C退出）

将cat的连续输出（heredoc方式）重定向到一个文件

$ mkdir Documents
$ cat > Documents/test.c\~ <<EOF
#include <stdio.h>

int main()
{
    printf("hello world\n");
    return 0;
}

EOF

将一个文件作为命令的输入，标准输出作为命令的输出

$ cat Documents/test.c\~

将echo命令通过管道传过来的数据作为cat命令的输入，将标准输出作为命令的输出

$ echo 'hi' | cat

将echo命令的输出从默认的标准输出重定向到一个普通文件

$ echo 'hello shiyanlou' > redirect
$ cat redirect

初学者这里要注意不要将管道和重定向混淆，管道默认是连接前一个命令的输出到下一个命令的输入，而重定向通常是需要一个文件来建立两个命令的连接，你可以仔细体会一下上述第三个操作和最后两个操作的异同点。

2.标准错误重定向

重定向标准输出到文件，这是一个很实用的操作，另一个很实用的操作是将标准错误重定向，标准输出和标准错误都被指向伪终端的屏幕显示，所以我们经常看到的一个命令的输出通常是同时包含了标准输出和标准错误的结果的。比如下面的操作：

# 使用cat 命令同时读取两个文件，其中一个存在，另一个不存在
$ cat Documents/test.c\~ hello.c
# 你可以看到除了正确输出了前一个文件的内容，还在末尾出现了一条错误信息
# 下面我们将输出重定向到一个文件，根据我们前面的经验，这里将在看不到任何输出了
$ cat Documents/test.c\~ hello.c > somefile

 

遗憾的是，这里依然出现了那条错误信息，这正是因为如我上面说的那样，标准输出和标准错误虽然都指向终端屏幕，实际它们并不一样。那有的时候我们就是要可以隐藏某些错误或者警告，那又该怎么做呢。这就需要用到我们前面讲的文件描述符了：

# 将标准错误重定向到标准输出，再将标准输出重定向到文件，注意要将重定向到文件写到前面
$ cat Documents/test.c\~ hello.c >somefile  2>&1
# 或者只用bash提供的特殊的重定向符号"&"将标准错误和标准输出同时重定向到文件
$ cat Documents/test.c\~ hello.c &>somefilehell

注意你应该在输出重定向文件描述符前加上&,否则shell会当做重定向到一个文件名为1的文件中

3.使用tee命令同时重定向到多个文件

经常你可能还有这样的需求，除了将需要将输出重定向到文件之外也需要将信息打印在终端，那么你可以使用tee命令来实现：

$ echo 'hello shiyanlou' | tee hello

4.永久重定向

你应该可以看出我们前面的重定向操作都只是临时性的，即只对当前命令有效，那如何做到“永久”有效呢，比如在一个脚本中，你需要某一部分的命令的输出全部进行重定向，难道要让你在每个命令上面加上临时重定向的操作嘛，当然不需要，我们可以使用exec命令实现“永久”重定向。exec命令的作用是使用指定的命令替换当前的 Shell，及使用一个进程替换当前进程，或者指定新的重定向：

# 先开启一个子 Shell
$ zsh
# 使用exec替换当前进程的重定向，将标准输出重定向到一个文件
$ exec 1>somefile
# 后面你执行的命令的输出都将被重定向到文件中,直到你退出当前子shell，或取消exec的重定向（后面将告诉你怎么做）
$ ls
$ exit
$ cat somefile

5.创建输出文件描述符

默认在 Shell 中可以有9个打开的文件描述符，上面我们使用了也是它默认提供的0,1,2号文件描述符，另外我们还可以使用3-8的文件描述符，只是它们默认没有打开而已，你可以使用下面命令查看当前 Shell 进程中打开的文件描述符：

$ cd /dev/fd/;ls -Al

同样使用exec命令可以创建新的文件描述符：

$ zsh
$ exec 3>somefile
# 先进入目录，再查看，否则你可能不能得到正确的结果，然后再回到上一次的目录
$ cd /dev/fd/;ls -Al;cd -
# 注意下面的命令>与&之间不应该有空格，如果有空格则会出错
$ echo "this is test" >&3
$ cat somefile
$ exit

 

6.关闭文件描述符

如上面我们打开的3号文件描述符，可以使用如下操作将它关闭：

$ exec 3>&-
$ cd /dev/fd;ls -Al;cd -

7.完全屏蔽命令的输出

在 Linux 中有一个被成为“黑洞”的设备文件,所以导入它的数据都将被“吞噬”。

在类 UNIX 系统中，/dev/null，或称空设备，是一个特殊的设备文件，它通常被用于丢弃不需要的输出流，或作为用于输入流的空文件，这些操作通常由重定向完成。读取它则会立即得到一个EOF。

我们可以利用设个/dev/null屏蔽命令的输出：

$ cat Documents/test.c\~ nefile 1>/dev/null 2>&1

向上面这样的操作将使你得不到任何输出结果。

8.使用 xargs 分割参数列表

xargs 是一条 UNIX 和类 UNIX 操作系统的常用命令。它的作用是将参数列表转换成小块分段传递给其他命令，以避免参数列表过长的问题。

这个命令在有些时候十分有用，特别是当用来处理产生大量输出结果的命令如 find，locate 和 grep 的结果，详细用法请参看 man 文档。

$ cut -d: -f1 < /etc/passwd | sort | xargs echo

上面这个命令用于将/etc/passwd文件按:分割取第一个字段排序后，使用echo命令生成一个列表。

作业

1、理解下面这段代码的的作用，实际这段代码不会正常工作，请结合这一小节的知识分析这段代码没有正确工作的原因，并设法解决这个问题。

如果你还没有 Shell 脚本编程的基础，你可以选择跳过或者到这里高级 Bash 编程指南学习

while read filename; do
  rm -iv $filename
done <<(ls)

2、之前介绍过一个在命令行将图片转换为 ascii 字符查看的工具 aview/asciiview，不过它是黑白的。现在，这里是个彩色的：

$ sudo apt-get install caca-utils
$ cacaview <pic_file>
$ cacademo
$ cacafire

实验11

正则表达式基础

实验介绍

虽然我们这一节的标题是正则表达式，但实际这一节实验只是介绍grep，sed，awk这三个命令，而正则表达式作为这三个命令的一种使用方式（命令输出中可以包含正则表达式）。正则表达式本身的内容很多，要把它说明清楚需要单独一门课程来实现，不过我们这一节中涉及到的相关内容通常也能够满足很多情况下的需求了。

想要更深入地学习使用正则表达式，在这里 正则表达式基础。

一、正则表达式

什么是正则表达式呢？

正则表达式，又称正规表示式、正规表示法、正规表达式、规则表达式、常规表示法（英语：Regular Expression，在代码中常简写为 regex、regexp 或 RE），计算机科学的一个概念。正则表达式使用单个字符串来描述、匹配一系列符合某个句法规则的字符串。在很多文本编辑器里，正则表达式通常被用来检索、替换那些符合某个模式的文本。

许多程序设计语言都支持利用正则表达式进行字符串操作。例如，在 Perl 中就内建了一个功能强大的正则表达式引擎。正则表达式这个概念最初是由 UNIX 中的工具软件（例如sed和grep）普及开的。正则表达式通常缩写成“regex”，单数有 regexp、regex，复数有 regexps、regexes、regexen。

简单的说形式和功能上正则表达式和我们前面讲的通配符很像，不过它们之间又有很大差别，特别在于一些特殊的匹配字符的含义上，希望初学者注意不要将两者弄混淆。

1. 举例

假设我们有这样一个文本文件，包含"shiyanlou"，和"shilouyan"这两个字符串，同样一个表达式：

shi*

如果这作为一个正则表达式，它将只能匹配 shi，而如果不是作为正则表达式*作为一个通配符，则将同时匹配这两个字符串。这是为什么呢？因为在正则表达式中*表示匹配前面的子表达式（这里就是它前面一个字符）零次或多次，比如它可以匹配"sh","shii","shish","shiishi"等等，而作为通配符表示匹配通配符后面任意多个任意字符，所以它可以匹配"shiyanlou"，和"shilouyan"两个字符。

体验完了，下面就来开始正式学习正则表达式吧。

2.基本语法：

一个正则表达式通常被称为一个模式（pattern），为用来描述或者匹配一系列符合某个句法规则的字符串。

选择

|竖直分隔符表示选择，例如"boy|girl"可以匹配"boy"或者"girl"

数量限定

数量限定除了我们举例用的*,还有+加号,?问号,.点号，如果在一个模式中不加数量限定符则表示出现一次且仅出现一次：

• +表示前面的字符必须出现至少一次(1次或多次)，例如，"goo+gle",可以匹配"gooogle","goooogle"等；
• ?表示前面的字符最多出现一次(0次或1次)，例如，"colou?r",可以匹配"color"或者"colour";
• *星号代表前面的字符可以不出现，也可以出现一次或者多次（0次、或1次、或多次），例如，“0*42”可以匹配42、042、0042、00042等。

范围和优先级

()圆括号可以用来定义模式字符串的范围和优先级，这可以简单的理解为是否将括号内的模式串作为一个整体。例如，"gr(a|e)y"等价于"gray|grey"，（这里体现了优先级，竖直分隔符用于选择a或者e而不是gra和ey），"(grand)?father"匹配father和grandfather（这里体验了范围，?将圆括号内容作为一个整体匹配）。

语法（部分）

正则表达式有多种不同的风格，下面列举一些常用的作为 PCRE 子集的适用于perl和python编程语言及grep或egrep的正则表达式匹配规则：(由于markdown表格解析的问题，下面的竖直分隔符用全角字符代替，实际使用时请换回半角字符)

PCRE（Perl Compatible Regular Expressions中文含义：perl语言兼容正则表达式）是一个用 C 语言编写的正则表达式函数库，由菲利普.海泽(Philip Hazel)编写。PCRE是一个轻量级的函数库，比Boost 之类的正则表达式库小得多。PCRE 十分易用，同时功能也很强大，性能超过了 POSIX 正则表达式库和一些经典的正则表达式库。

字符	描述
\	将下一个字符标记为一个特殊字符、或一个原义字符。例如，“n”匹配字符“n”。“\n”匹配一个换行符。序列“\\”匹配“\”而“\(”则匹配“(”。
^	匹配输入字符串的开始位置。
$	匹配输入字符串的结束位置。
{n}	n是一个非负整数。匹配确定的n次。例如，“o{2}”不能匹配“Bob”中的“o”，但是能匹配“food”中的两个o。
{n,}	n是一个非负整数。至少匹配n次。例如，“o{2,}”不能匹配“Bob”中的“o”，但能匹配“foooood”中的所有o。“o{1,}”等价于“o+”。“o{0,}”则等价于“o*”。
{n,m}	m和n均为非负整数，其中n<=m。最少匹配n次且最多匹配m次。例如，“o{1,3}”将匹配“fooooood”中的前三个o。“o{0,1}”等价于“o?”。请注意在逗号和两个数之间不能有空格。
*	匹配前面的子表达式零次或多次。例如，zo*能匹配“z”、“zo”以及“zoo”。*等价于{0,}。
+	匹配前面的子表达式一次或多次。例如，“zo+”能匹配“zo”以及“zoo”，但不能匹配“z”。+等价于{1,}。
?	匹配前面的子表达式零次或一次。例如，“do(es)?”可以匹配“do”或“does”中的“do”。?等价于{0,1}。
?	当该字符紧跟在任何一个其他限制符（*,+,?，{n}，{n,}，{n,m}）后面时，匹配模式是非贪婪的。非贪婪模式尽可能少的匹配所搜索的字符串，而默认的贪婪模式则尽可能多的匹配所搜索的字符串。例如，对于字符串“oooo”，“o+?”将匹配单个“o”，而“o+”将匹配所有“o”。
.	匹配除“\n”之外的任何单个字符。要匹配包括“\n”在内的任何字符，请使用像“(.｜\n)”的模式。
(pattern)	匹配pattern并获取这一匹配的子字符串。该子字符串用于向后引用。要匹配圆括号字符，请使用“\(”或“\)”。
x｜y	匹配x或y。例如，“z｜food”能匹配“z”或“food”。“(z｜f)ood”则匹配“zood”或“food”。
[xyz]	字符集合（character class）。匹配所包含的任意一个字符。例如，“[abc]”可以匹配“plain”中的“a”。其中特殊字符仅有反斜线\保持特殊含义，用于转义字符。其它特殊字符如星号、加号、各种括号等均作为普通字符。脱字符^如果出现在首位则表示负值字符集合；如果出现在字符串中间就仅作为普通字符。连字符 - 如果出现在字符串中间表示字符范围描述；如果如果出现在首位则仅作为普通字符。
[^xyz]	排除型（negate）字符集合。匹配未列出的任意字符。例如，“[^abc]”可以匹配“plain”中的“plin”。
[a-z]	字符范围。匹配指定范围内的任意字符。例如，“[a-z]”可以匹配“a”到“z”范围内的任意小写字母字符。
[^a-z]	排除型的字符范围。匹配任何不在指定范围内的任意字符。例如，“[^a-z]”可以匹配任何不在“a”到“z”范围内的任意字符。

优先级

优先级为从上到下从左到右，依次降低：

运算符	说明
\	转义符
(), (?:), (?=), []	括号和中括号
*、+、?、{n}、{n,}、{n,m}	限定符
^、$、\任何元字符	定位点和序列
｜	选择

更多正则表达式的内容可以参考以下链接：

• 正则表达式wiki
• 几种正则表达式引擎的语法差异
• 各语言各平台对正则表达式的支持

regex的思导图：

二、grep模式匹配命令

上面空谈了那么多正则表达式的内容也并没有提及具体该如何使用它，实在枯燥，如果说正则表达式是一门武功话，那它也只能算得上一些口诀招式罢了，要把它真正练起来还得需要一些兵器在手才行，这里我们要介绍的grep命令以及后面要讲的sed,awk这些就该算作是这样的兵器了。

1.基本操作

grep命令用于打印输出文本中匹配的模式串，它使用正则表达式作为模式匹配的条件。grep支持三种正则表达式引擎，分别用三个参数指定：

参数	说明
-E	POSIX扩展正则表达式，ERE
-G	POSIX基本正则表达式，BRE
-P	Perl正则表达式，PCRE

不过在你没学过perl语言的大多数情况下你将只会使用到ERE和BRE,所以我们接下来的内容都不会讨论到PCRE中特有的一些正则表达式语法（它们之间大部分内容是存在交集的，所以你不用担心会遗漏多少重要内容）

在通过grep命令使用正则表达式之前，先介绍一下它的常用参数：

参数	说明
-b	将二进制文件作为文本来进行匹配
-c	统计以模式匹配的数目
-i	忽略大小写
-n	显示匹配文本所在行的行号
-v	反选，输出不匹配行的内容
-r	递归匹配查找
-A n	n为正整数，表示after的意思，除了列出匹配行之外，还列出后面的n行
-B n	n为正整数，表示before的意思，除了列出匹配行之外，还列出前面的n行
--color=auto	将输出中的匹配项设置为自动颜色显示

注：在大多数发行版中是默认设置了grep的颜色的，你可以通过参数指定或修改GREP_COLOR环境变量。

2.使用正则表达式

使用基本正则表达式，BRE

• 位置

查找/etc/group文件中以"shiyanlou"为开头的行

$ grep 'shiyanlou' /etc/group
$ grep '^shiyanlou' /etc/group

• 数量

# 将匹配以'z'开头以'o'结尾的所有字符串
$ echo 'zero\nzo\nzoo' | grep 'z.*o'
# 将匹配以'z'开头以'o'结尾，中间包含一个任意字符的字符串
$ echo 'zero\nzo\nzoo' | grep 'z.o'
# 将匹配以'z'开头,以任意多个'o'结尾的字符串
$ echo 'zero\nzo\nzoo' | grep 'zo*'

注意：其中\n为换行符

• 选择

# grep默认是区分大小写的，这里将匹配所有的小写字母
$ echo '1234\nabcd' | grep '[a-z]'
# 将匹配所有的数字
$ echo '1234\nabcd' | grep '[0-9]'
# 将匹配所有的数字
$ echo '1234\nabcd' | grep '[[:digit:]]'
# 将匹配所有的小写字母
$ echo '1234\nabcd' | grep '[[:lower:]]'
# 将匹配所有的大写字母
$ echo '1234\nabcd' | grep '[[:upper:]]'
# 将匹配所有的字母和数字，包括0-9,a-z,A-Z
$ echo '1234\nabcd' | grep '[[:alnum:]]'
# 将匹配所有的字母
$ echo '1234\nabcd' | grep '[[:alpha:]]'

下面包含完整的特殊符号及说明：

特殊符号	说明
[:alnum:]	代表英文大小写字节及数字，亦即 0-9, A-Z, a-z
[:alpha:]	代表任何英文大小写字节，亦即 A-Z, a-z
[:blank:]	代表空白键与 [Tab] 按键两者
[:cntrl:]	代表键盘上面的控制按键，亦即包括 CR, LF, Tab, Del.. 等等
[:digit:]	代表数字而已，亦即 0-9
[:graph:]	除了空白字节 (空白键与 [Tab] 按键) 外的其他所有按键
[:lower:]	代表小写字节，亦即 a-z
[:print:]	代表任何可以被列印出来的字节
[:punct:]	代表标点符号 (punctuation symbol)，亦即：" ' ? ! ; : # $...
[:upper:]	代表大写字节，亦即 A-Z
[:space:]	任何会产生空白的字节，包括空白键, [Tab], CR 等等
[:xdigit:]	代表 16 进位的数字类型，因此包括： 0-9, A-F, a-f 的数字与字节

注意：之所以要使用特殊符号，是因为上面的[a-z]不是在所有情况下都管用，这还与主机当前的语系有关，即设置在LANG环境变量的值，zh_CN.UTF-8的话[a-z]，即为所有小写字母，其它语系可能是大小写交替的如，"a A b B...z Z"，[a-z]中就可能包含大写字母。所以在使用[a-z]时请确保当前语系的影响，使用[:lower:]则不会有这个问题。

# 排除字符
$ echo 'geek|good' | grep '[^o]'

注意:当^放到中括号内为排除字符，否则表示行首。

使用扩展正则表达式，ERE

要通过grep使用扩展正则表达式需要加上-E参数，或使用egrep。

• 数量

# 只匹配"zo"
$ echo 'zero\nzo\nzoo' | grep -E 'zo{1}'
# 匹配以"zo"开头的所有单词
$ echo 'zero\nzo\nzoo' | grep -E 'zo{1,}'

注意：推荐掌握{n,m}即可，+,?,*，这几个不太直观，且容易弄混淆。

• 选择

# 匹配"www.shiyanlou.com"和"www.google.com"
$ echo 'www.shiyanlou.com\nwww.baidu.com\nwww.google.com' | grep -E 'www\.(shiyanlou|google)\.com'
# 或者匹配不包含"baidu"的内容
$ echo 'www.shiyanlou.com\nwww.baidu.com\nwww.google.com' | grep -Ev 'www\.baidu\.com'

注意：因为.号有特殊含义，所以需要转义。

关于正则表达式和grep命令的内容就介绍这么多，下面会介绍两个更强大的工具sed和awk，但同样也正是因为这两个工具的强大，我们的内容无法包含它们的全部，这里将只对基本内容作介绍。

三、sed 流编辑器

sed工具在 man 手册里面的全名为"sed - stream editor for filtering and transforming text "，意即，用于过滤和转换文本的流编辑器。

在 Linux/UNIX 的世界里敢称为编辑器的工具，大都非等闲之辈，比如前面的"vi/vim(编辑器之神)","emacs(神的编辑器)","gedit"这些个编辑器。sed与上述的最大不同之处大于它是一个非交互式的编辑器，下面我们就开始介绍sed这个编辑器。

sed常用参数介绍

sed 命令基本格式：

sed [参数]... [执行命令] [输入文件]...
# 形如：
$ sed -i '1s/sad/happy/' test # 表示将test文件中第一行的"sad"替换为"happy"

参数	说明
-n	安静模式，只打印受影响的行，默认打印输入数据的全部内容
-e	用于在脚本中添加多个执行命令一次执行，在命令行中执行多个命令通常不需要加该参数
-f filename	指定执行filename文件中的命令
-r	使用扩展正则表达式，默认为标准正则表达式
-i	将直接修改输入文件内容，而不是打印到标准输出设备

sed编辑器的执行命令（这里”执行“解释为名词）

sed执行命令格式：

[n1][,n2]command
[n1][~step]command
# 其中一些命令可以在后面加上作用范围，形如：
$ sed -i 's/sad/happy/g' test # g表示全局范围
$ sed -i 's/sad/happy/4' test # 4表示指定行中的第四个匹配字符串

其中n1,n2表示输入内容的行号，它们之间为,逗号则表示从n1到n2行，如果为～波浪号则表示从n1开始以step为步进的所有行；command为执行动作，下面为一些常用动作指令：

命令	说明
s	行内替换
c	整行替换
a	插入到指定行的后面
i	插入到指定行的前面
p	打印指定行，通常与-n参数配合使用
d	删除指定行

sed操作举例

我们先找一个用于练习的文本文件：

$ cp /etc/passwd ~

打印指定行

# 打印2-5行
$ nl passwd | sed -n '2,5p'
# 打印奇数行
$ nl passwd | sed -n '1~2p'

 

行内替换

# 将输入文本中"shiyanlou" 全局替换为"hehe",并只打印替换的那一行，注意这里不能省略最后的"p"命令
$ sed -n 's/shiyanlou/hehe/gp' passwd

注意： 行内替换可以结合正则表达式使用。

行间替换

$ nl passwd | grep "shiyanlou"
# 删除第21行
$ sed -n '21c\www.shiyanlou.com' passwd

 

关于sed命令就介绍这么多，你如果希望了解更多sed的高级用法，你可以参看如下链接：

• sed简明教程
• sed单行脚本快速参考
• sed完全手册

四、awk文本处理语言

看到上面的标题，你可能会感到惊异，难道我们这里要学习的是一门“语言”么，确切的说，我们是要在这里学习awk文本处理语言，只是我们并不会在这里学习到比较完整的关于awk的内容，还是因为前面的原因，它太强大了，它的应用无处不在，我们无法在这里以简短的文字描述面面俱到，如果你有目标成为一个linux系统管理员，确实想学好awk，你一不用担心，实验楼会在之后陆续上线linux系统管理员的学习路径，里面会有单独的关于正则表达式,awk,sed等相关课程，敬请期待吧。下面的内容，我们就作为一个关于awk的入门体验章节吧，其中会介绍一些awk的常用操作。

1.awk介绍

AWK是一种优良的文本处理工具，Linux及Unix环境中现有的功能最强大的数据处理引擎之一.其名称得自于它的创始人Alfred Aho（阿尔佛雷德·艾侯）、Peter Jay Weinberger（彼得·温伯格）和Brian Wilson Kernighan（布莱恩·柯林汉)姓氏的首个字母.AWK程序设计语言，三位创建者已将它正式定义为“样式扫描和处理语言”。它允许您创建简短的程序，这些程序读取输入文件、为数据排序、处理数据、对输入执行计算以及生成报表，还有无数其他的功能。最简单地说，AWK是一种用于处理文本的编程语言工具。

在大多数linux发行版上面，实际我们使用的是gawk（GNU awk，awk的GNU版本），在我们的环境中ubuntu上，默认提供的是mawk，不过我们通常可以直接使用awk命令（awk语言的解释器），因为系统已经为我们创建好了awk指向mawk的符号链接。

$ ll /usr/bin/awk

nawk： 在 20 世纪 80 年代中期，对 awk语言进行了更新，并不同程度地使用一种称为 nawk(new awk) 的增强版本对其进行了替换。许多系统中仍然存在着旧的awk 解释器，但通常将其安装为 oawk (old awk) 命令，而 nawk 解释器则安装为主要的 awk 命令，也可以使用 nawk 命令。Dr. Kernighan 仍然在对 nawk 进行维护，与 gawk 一样，它也是开放源代码的，并且可以免费获得; gawk： 是 GNU Project 的awk解释器的开放源代码实现。尽管早期的 GAWK 发行版是旧的 AWK 的替代程序，但不断地对其进行了更新，以包含 NAWK 的特性; mawk 也是awk编程语言的一种解释器，mawk遵循 POSIX 1003.2 （草案 11.3）定义的 AWK 语言，包含了一些没有在AWK 手册中提到的特色，同时 mawk 提供一小部分扩展,另外据说mawk是实现最快的awk

2.awk的一些基础概念

awk所有的操作都是基于pattern(模式)—action(动作)对来完成的，如下面的形式：

$ pattern {action}

你可以看到就如同很多编程语言一样，它将所有的动作操作用一对{}花括号包围起来。其中pattern通常是是表示用于匹配输入的文本的“关系式”或“正则表达式”，action则是表示匹配后将执行的动作。在一个完整awk操作中，这两者可以只有其中一个，如果没有pattern则默认匹配输入的全部文本，如果没有action则默认为打印匹配内容到屏幕。

awk处理文本的方式，是将文本分割成一些“字段”，然后再对这些字段进行处理，默认情况下，awk以空格作为一个字段的分割符，不过这不是固定了，你可以任意指定分隔符，下面将告诉你如何做到这一点。

3.awk命令基本格式

awk [-F fs] [-v var=value] [-f prog-file | 'program text'] [file...]

其中-F参数用于预先指定前面提到的字段分隔符（还有其他指定字段的方式） ，-v用于预先为awk程序指定变量，-f参数用于指定awk命令要执行的程序文件，或者在不加-f参数的情况下直接将程序语句放在这里，最后为awk需要处理的文本输入，且可以同时输入多个文本文件。现在我们还是直接来具体体验一下吧。

4.awk操作体验

先用vim新建一个文本文档

$ vim test

包含如下内容：

I like linux
www.shiyanlou.com

• 使用awk将文本内容打印到终端

# "quote>" 不用输入
$ awk '{
> print
> }' test
# 或者写到一行
$ awk '{print}' test

说明:在这个操作中我是省略了patter，所以awk会默认匹配输入文本的全部内容，然后在"{}"花括号中执行动作，即print打印所有匹配项，这里是全部文本内容

• 将test的第一行的每个字段单独显示为一行

$ awk '{
> if(NR==1){
> print $1 "\n" $2 "\n" $3
> } else {
> print}
> }' test

# 或者
$ awk '{
> if(NR==1){
> OFS="\n"
> print $1, $2, $3
> } else {
> print}
> }' test

说明:你首先应该注意的是，这里我使用了awk语言的分支选择语句if,它的使用和很多高级语言如C/C++语言基本一致，如果你有这些语言的基础，这里将很好理解。另一个你需要注意的是NR与OFS，这两个是awk内建的变量，NR表示当前读入的记录数，你可以简单的理解为当前处理的行数，OFS表示输出时的字段分隔符，默认为" "空格，如上图所见，我们将字段分隔符设置为\n换行符，所以第一行原本以空格为字段分隔的内容就分别输出到单独一行了。然后是$N其中N为相应的字段号，这也是awk的内建变量，它表示引用相应的字段，因为我们这里第一行只有三个字段，所以只引用到了$3。除此之外另一个这里没有出现的$0，它表示引用当前记录（当前行）的全部内容。

• 将test的第二行的以点为分段的字段换成以空格为分隔

$ awk -F'.' '{
> if(NR==2){
> print $1 "\t" $2 "\t" $3
> }}' test

# 或者
$ awk '
> BEGIN{
> FS="."
> OFS="\t"  # 如果写为一行，两个动作语句之间应该以";"号分开  
> }{
> if(NR==2){
> print $1, $2, $3
> }}' test

说明：这里的-F参数，前面已经介绍过，它是用来预先指定待处理记录的字段分隔符。我们需要注意的是除了指定OFS我们还可以在print 语句中直接打印特殊符号如这里的\t，print打印的非变量内容都需要用""一对引号包围起来。上面另一个版本，展示了实现预先指定变量分隔符的另一种方式，即使用BEGIN，就这个表达式指示了，其后的动作将在所有动作之前执行，这里是FS赋值了新的"."点号代替默认的" "空格

注意:首先说明一点，我们在学习和使用awk的时候应该尽可能将其作为一门程序语言来理解，这样将会使你学习起来更容易，所以初学阶段在练习awk时应该尽量按照我那样的方式分多行按照一般程序语言的换行和缩进来输入，而不是全部写到一行（当然这在你熟练了之后是没有任何问题的）。

6.awk常用的内置变量

变量名	说明
FILENAME	当前输入文件名，若有多个文件，则只表示第一个。如果输入是来自标准输入，则为空字符串
$0	当前记录的内容
$N	N表示字段号，最大值为NF变量的值
FS	字段分隔符，由正则表达式表示，默认为" "空格
RS	输入记录分隔符，默认为"\n"，即一行为一个记录
NF	当前记录字段数
NR	已经读入的记录数
FNR	当前输入文件的记录数，请注意它与NR的区别
OFS	输出字段分隔符，默认为" "空格
ORS	输出记录分隔符，默认为"\n"

关于awk的内容本课程将只会包含这些内容，如果你想了解更多，请期待后续课程，或者参看一下链接内容：

• awk程序设计语言
• awk简明教程
• awk用户指南

作业

1、练习其他几个命令动作的使用。

• 练习1: 结合正则表达式做更多练习。

• 练习2: 参考下面的链接，掌握 sed 处理文本的基本原理，理解 pattern space 和 hold space 概念。 sed简明教程 sed单行脚本快速参考 sed完全手册

• 练习3: 基于 pattern space 和 hold space 实现将一个文本倒序输出和交换奇数行和偶数行。

2、一个在线游戏，当然我们主要目的是学习，这个游戏也是有寓教于乐的性质，让你快速学会vim的基础操作：

实验12

Linux 下软件安装

实验介绍

介绍 Ubuntu 下软件安装的几种方式，及 apt，dpkg 工具的使用。

一、Linux 上的软件安装

通常 Linux 上的软件安装主要有三种方式：

• 在线安装
• 从磁盘安装deb软件包
• 从二进制软件包安装
• 从源代码编译安装

这几种安装方式各有优劣，而大多数软件包会采用多种方式发布软件，所以我们常常需要全部掌握这几种软件安装方式，以便适应各种环境。下面将介绍前三种安装方式，从源码编译安装你将在 Linux 程序设计中学习到。

二、在线安装

试想一下，平时我们在使用 Windows 的时候，想要安装一个软件，我们需要在网上去下载对应软件的安装包，接着安装的时候就是不断的去点击下一步，这些流程想必大家已经经历的无数回了，但是在 Linux 下，一个命令加回车，等待一下，软件就安装好了，这就是方便的在线安装软件的方式。在学习这种安装方式之前有一点需要说明的是，在不同的linux发行版上面在线安装方式会有一些差异包括使用的命令及它们的包管理工具，因为我们的开发环境是基于ubuntu的，所以这里我们涉及的在线安装方式将只适用于ubuntu发行版，或其它基于ubuntu的发行版如国内的ubuntukylin(优麒麟)，ubuntu又是基于debian的发行版，它使用的是debian的包管理工具dpkg，所以一些操作也适用与debian。而在其它一些采用其它包管理工具的发行版如redhat，centos,fedora等将不适用(redhat和centos使用rpm)。

1. 先体验一下

比如我们想安装一个软件，名字叫做 w3m(w3m是一个命令行的简易网页浏览器)，那么输入如下命令：

$ sudo apt-get install w3m

这样的操作你应该在前面的章节中看到过很多次了，它就表示将会安装一个软件包名为w3m的软件

我们来看看命令执行后的效果：

$ w3m www.shiyanlou.com/faq

注意:如果你在安装一个软件之后，无法立即使用Tab键补全这可命令，你可以尝试先执行source ~/.zshrc，然后你就可以使用补全操作。

2. apt 包管理工具介绍

APT是Advance Packaging Tool（高级包装工具）的缩写，是Debian及其派生发行版的软件包管理器，APT可以自动下载，配置，安装二进制或者源代码格式的软件包，因此简化了Unix系统上管理软件的过程。APT最早被设计成dpkg的前端，用来处理deb格式的软件包。现在经过APT-RPM组织修改，APT已经可以安装在支持RPM的系统管理RPM包。这个包管理器包含以 apt- 开头的的多个工具，如 apt-get apt-cache apt-cdrom 等，在Debian系列的发行版中使用。

当你在执行安装操作时，首先apt-get 工具会在本地的一个数据库中搜索关于w3m 软件的相关信息，并根据这些信息在相关的服务器上下载软件安装，这里大家可能会一个疑问：既然是在线安装软件，为啥会在本地的数据库中搜索？要解释这个问题就得提到几个名词了：

• 软件源镜像服务器
• 软件源

我们需要定期从服务器上下载一个软件包列表，使用 sudo apt-get update 命令来保持本地的软件包列表是最新的（有时你也需要手动执行这个操作，比如更换了软件源），而这个表里会有软件依赖信息的记录，对于软件依赖，我举个例子：我们安装 w3m 软件的时候，而这个软件需要 libgc1c2 这个软件包才能正常工作，这个时候 apt-get 在安装软件的时候会一并替我们安装了，以保证 w3m 能正常的工作。

3.apt-get

apt-get使用各用于处理apt包的公用程序集，我们可以用它来在线安装、卸载和升级软件包等，下面列出一些apt-get包含的常用的一些工具：

工具	说明
install	其后加上软件包名，用于安装一个软件包
update	从软件源镜像服务器上下载/更新用于更新本地软件源的软件包列表
upgrade	升级本地可更新的全部软件包，但存在依赖问题时将不会升级，通常会在更新之前执行一次update
dist-upgrade	解决依赖关系并升级(存在一定危险性)
remove	移除已安装的软件包，包括与被移除软件包有依赖关系的软件包，但不包含软件包的配置文件
autoremove	移除之前被其他软件包依赖，但现在不再被使用的软件包
purge	与remove相同，但会完全移除软件包，包含其配置文件
clean	移除下载到本地的已经安装的软件包，默认保存在/var/cache/apt/archives/
autoclean	移除已安装的软件的旧版本软件包

下面是一些apt-get常用的参数：

参数	说明
-y	自动回应是否安装软件包的选项，在一些自动化安装脚本中使用这个参数将十分有用
-s	模拟安装
-q	静默安装方式，指定多个q或者-q=#,#表示数字，用于设定静默级别，这在你不想要在安装软件包时屏幕输出过多时很有用
-f	修复损坏的依赖关系
-d	只下载不安装
--reinstall	重新安装已经安装但可能存在问题的软件包
--install-suggests	同时安装APT给出的建议安装的软件包

4.安装软件包

关于安装，如前面演示的一样你只需要执行apt-get install <软件包名>即可，除了这一点，你还应该掌握的是如何重新安装软件包。 很多时候我们需要重新安装一个软件包，比如你的系统被破坏，或者一些错误的配置导致软件无法正常工作。

你可以使用如下方式重新安装：

$ sudo apt-get --reinstall install w3m

另一个你需要掌握的是，如何在不知道软件包完整名的时候进行安装。通常我们是使用Tab键补全软件包名，后面会介绍更好的方法来搜索软件包。有时候你需要同时安装多个软件包，你还可以使用正则表达式匹配软件包名进行批量安装。

5.软件升级

# 更新软件源
$ sudo apt-get update
# 升级没有依赖问题的软件包
$ sudo apt-get upgrade
# 升级并解决依赖关系
$ sudo apt-get dist-upgrade

6.卸载软件

如果你现在觉得 w3m 这个软件不合自己的胃口，或者是找到了更好的，你需要卸载它，那么简单！同样是一个命令加回车 sudo apt-get remove w3m ，系统会有一个确认的操作，之后这个软件便“滚蛋了”。

或者，你可以执行

# 不保留配置文件的移除
$ sudo apt-get purge w3m
# 或者 sudo apt-get --purge remove
# 移除不再需要的被依赖的软件包
$ sudo apt-get autoremove

7.软件搜索

当自己刚知道了一个软件，想下载使用，需要确认软件仓库里面有没有，就需要用到搜索功能了，命令如下：

sudo apt-cache search softname1 softname2 softname3……

apt-cache 命令则是针对本地数据进行相关操作的工具，search 顾名思义在本地的数据库中寻找有关 softname1 softname2 …… 相关软件的信息。现在我们试试搜索一下之前我们安装的软件 w3m ，如图：

结果显示了4个 w3m 相关的软件，并且有相关软件的简介。

关于在线安装的的内容我们就介绍这么多，想了解更多关于APT的内容，你可以参考：

• APT HowTo

三、使用 dpkg 从本地磁盘安装 deb 软件包

1.dpkg 介绍

dpkg 是 Debian 软件包管理器的基础，它被伊恩·默多克创建于 1993 年。dpkg 与 RPM 十分相似，同样被用于安装、卸载和供给和 .deb 软件包相关的信息。

dpkg 本身是一个底层的工具。上层的工具，像是 APT，被用于从远程获取软件包以及处理复杂的软件包关系。"dpkg"是"Debian Package"的简写。

我们经常可以在网络上简单以deb形式打包的软件包，就需要使用dpkg命令来安装。

dpkg常用参数介绍：

参数	说明
-i	安装指定deb包
-R	后面加上目录名，用于安装该目录下的所有deb安装包
-r	remove，移除某个已安装的软件包
-I	显示deb包文件的信息
-s	显示已安装软件的信息
-S	搜索已安装的软件包
-L	显示已安装软件包的目录信息

2.使用dpkg安装deb软件包

我们先使用apt-get加上-d参数只下载不安装，下载emacs编辑器的deb包，下载完成后，我们可以查看/var/cache/apt/archives/目录下的内容，如下图：

然后我们将第一个deb拷贝到home目录下，并使用dpkg安装

$ cp /var/cache/apt/archives/emacs24_24.3+1-4ubuntu1_amd64.deb ~
# 安装之前参看deb包的信息
$ sudo dpkg -I emacs24_24.3+1-4ubuntu1_amd64.deb

如你所见，这个包还额外依赖了一些软件包，这意味着，如果主机目前没有这些被依赖的软件包，直接使用dpkg安装可能会存在一些问题，因为dpkg并不能为你解决依赖关系。

# 使用dpkg安装
$ sudo dpkg -i emacs24_24.3+1-4ubuntu1_amd64.deb

跟前面预料的一样，这里你可能出现了一些错误：

我们将如何解决这个错误了，这就要用到apt-get了，使用它的-f参数了，修复依赖关系的安装

$ sudo apt-get -f install

没有任何错误，这样我们就安装成功了，然后你可以运行emacs程序

3.查看已安装软件包的安装目录

如果你依然在纠结到底linux将软件安装到了什么地方，那么很幸运你将可以通过dpkg找到答案

使用dpkg -L查看deb包目录信息

$ sudo dpkg -L emacs

dpkg还有一些其他的参数，这里将作为练习题由你自己来学习

四、从二进制包安装

二进制包的安装比较简单，我们需要做的只是将从网络上下载的二进制包解压后放到合适的目录，然后将包含可执行的主程序文件的目录添加进PATH环境变量即可，如果你不知道该放到什么位置，请重新复习第四节关于 Linux 目录结构的内容。

作业

这一节是本课程的最后一节，所以这里我们给大家介绍一个很有趣的命令。

安装：

$ sudo apt-get install bb

七、遇到的问题及解决

（提示：此处由学生填写，是重要的得分点，要写出遇到的问题和解决方案以及对出现问题的思考）

1.网速太慢了

2.操作命令

 

• whoami查看当前用户
• sudo adduser loutest 添加loutest用户
• groups loutest 查看是否添加成功及查看所属成员
• sudo usermod -G sudo loutest 提升loutest为sudo
• su -l loutest 以loutest登录
• mkdir opt 建立opt目录
• ls 查看是否建立成功
• cd opt 进入opt目录
• touch forloutest //建立文件forloutest
• ls 查看是否建立文件
• ll forloutest 查看文件属性和权限
• chmod 600 forloutest //设置为loutest用户只读
• ll forlouteset 验证修改是否成功
• exit 退出用户

 

3.实验5 vim的用法

1.
vim
#在命令行中输入vim,进入vim编辑器
2.
i
#按一下i键,下端显示 --INSERT--
#插入命令,在vim中可能任意字符都有作用
3.
Esc
#退出i(插入)命令进行其它命令使用
4.
:r filename
#读入一个文件内容,并写入到当前编辑器中
5.
:w newfilename
#将该编辑器中的内容写入到一个新文件中
6.
:w
#在编辑的过程中保存文件,相当于word中的ctrl+s
7.
:! command
暂时离开 vi 到指令列模式下执行 command 的显示结果！例如
:!ls
#在编辑过程中执行shell命令ls
8.
:sh
#进入shell命令行,执行完命令后ctrl+d退出重新进入vim编辑继续编辑
在shell命令下，执行ctral+l完成清屏
9.
:wq
#保存文件并退出
10.
ZZ
#保存文件并退出,同上一个命令,注意大写
11.
:q!
#强制退出,不保存
12.
:set number或者：set nu
#使编辑中的文件显示行号
13.
:set nonumber或者：set nonu 
#与上一条命令相反,不显示行号
14.
:help i
#查看插入命令帮助
15.
u 
#撤消上一步操作
16.
/Fedora
#查找Fedora字符
17.
:s /Fedora/Redhat
#将Fedora字符替换为Redhat(只替换在光标所在的行)
18.
dw
#删除单词
dd
#删除行
19.
o
#打开空白一行
20.
vim + filename
#进行文件最后一行进行编辑
21.
vim +n filename
#进入文件第n行进行编辑
22.
:1,.s/redhat/fedora
#.号表示当前行,即光标所在行
#将第1行到当前行(.)第一次出现的redhat字符代替为fedora
23.
:1,.s/redhat/fedora/g
#将第1行到当前行(.)所有出现的redhat字符代替为fedora,g
全局标志
24.
:1,$s/redhat/fedora/g
#$表示最后一行
#将第1行到最后一行所有出现的redhat字符代替为fedora
25.
:%s/redhat/fedora/g
#同上一个命令
26.
:%s/\/fedora/g
#将第1行到最后一行所有出现的redhat字代替为fedora
#字,而不是字符
27.
:f
#显示文件内容,状态等等
#同ctrl+g命令
28.
:e!
#当前文件,返回到上次保存
:e file
#切换编辑文件
29.
:n
#当编辑时有多个文件(比如vim file1 file2)时切换到下一个文件,与:e file
结合使用

4.实验8 作业 看不懂说明，不知道该怎么用

 5.实验9

s改成5

 6.如何将大神的照片显示出来？

 

 

八、其他

作业都很好玩，会增加很多兴趣，但是其中有一个作业——大神的照片不知道怎么做出来也没有找到解决办法。