操作系统：Linux基本系统命令的使用

  

SHANGHAI  UNIVERSITY

操作系统（一）实验报告

 

 

 

一、   实验目的与要求

实验目的：

1. 了解Linux运行环境，熟悉交互式分时系统、多用户环境的的运行机制。

2. 练习Linux系统命令接口的使用，学会Linux基本命令、后台命令、管道命令等命令 的操作要点。

实验要求：

1.复习操作系统中相关的用户接口概念。 查阅Linux中Shell的资料， 熟悉本《实验指导》第二部分，学习Shell的一般命令。

2. 通过终端或虚拟终端，在基于字符的交互界面中进行Shell的基本命令的操作。

二、实验环境

VMware+Linux发行版 Ubuntu 20.04版

三、实验内容及其设计与实现

3.1 实验一：思考题与讨论题

3.1.1 思考：你的用户名、用户标识、组名、组标识是什么？当前你处在系统的哪个位置中？现在有哪些用户和你一块儿共享系统？

答：用户id=1000(czy) 组id=1000(czy) 组=1000(czy)；当前处在系统的/home/czy位置；现在没有用户与我共享系统（czy   :0    2022-09-10 09:33 (:0)）

 

3.1.2 思考：文件链接是什么意思？有什么作用？

答：文件链接是一种文件的虚拟副本。链接是目录中指向文件真实位置的占位符，通过链接可以定位文件的位置，打开文件链接可以看到和文件相同的内容。文件链接的作用是可以在不移动文件本体的情况下在多个位置访问、修改文件。

 

3.1.4 思考：Linux文件类型有哪几种？文件的存取控制模式如何描述？

答： 普通文件(-)、目录文件(d)、字符设备文件（c）、块设备文件(b)、套接字文件(s)、符号链接文件(l)和管道文件§。文件的存取控制模式使用八进制数4、2、1来在计算机中表示：4表示读取，2表示写入，1表示执行。所以一个可以对文件读写和执行的用户权限就为：4+2+1=7.其他用户也使用该方法计算即可。

 

3.1.5 思考：执行了上述操作后，若想再修该文件，看能不能执行。为什么？

答： （1）普通用户模式下：不可以继续执行修改。原因是指令chown stud090 mytext.txt使文件所有者变更为了stud090，但是之前的指令chmod 751 mytext.txt使得非所有者且非同组用户只有执行权限，故无法修改。

（2）root用户模式下：可以修改。因为root用户一定拥有所有权限，包括读写和执行。

 

3.1.6 思考：系统如何管理系统中的多个进程？进程的家族关系是怎样体现的？有什么用？

答： 系统通过配置的进程控制块PCB来描述进程的基本情况和活动过程，进而控制和管理进程。进程的家族关系体现在创建进程的进程作为父进程，而被创建的进程则作为子进程。这种关系的用处在于可以使子进程继承父进程的资源，且父进程撤销时可以将所有子进程一并撤销。

 

3.1.7 讨论：Linux系统命令很多，在手头资料不全时，如何查看命令格式？

答： （1）使用man+命令名查看完整命令的解释。（2）使用command+命令名可以查看简略的命令格式。

 

3.1.8 讨论：Linux系统用什么方式管理多个用户操作？如何管理用户文件，隔离用户空间？用命令及结果举例说明。

答：首先， Linux 系统会根据角色不同、所完成的任务的不同给予多个用户不同的权限，保证多用户系统的安全和各个用户的隐私。其次，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。使用者2个方法就实现了管理用户文件、隔离用户空间。

举例：

➜  czy chown stu090 mytext.txt    更改用户所属文件

➜  czy ls -l    显示文件与权限

-rw-rw-r--  1 stu090 czy       26 9月  10 11:34 mytext.txt

➜  czy chmod 751 mytext.txt    更改文件权限

chmod: 正在更改'mytext.txt' 的权限: 不允许的操作

 

由上述指令及其执行结果可知，当操作不属于自己的文件并再次尝试修改所属用户时，系统就拒绝了用户的命令，体现了用户空间被隔离开来，用户访问文件的权限也有区别。

 

3.1.9讨论：什么方式查看你的进程的管理参数？这些参数怎样体现父子关系？当结束一个父进程后其子进程如何处理？用命令及结果举例说明。

答：使用指令ps -ef查看全格式的全部进程：

 

其中“PPID”一栏就对应了当前进程的父进程的pid号。现在我们尝试打开firefox浏览器，再次输入命令“ps -ef”，可以查看与firefox有关的进程（见下图）:

 

可以看到其余进程的父进程均是pid=4231的进程，接下来我们结束pid=4231 的进程并再次查看所有进程:

 

 

 

可以看到结束掉4231进程时，其子进程也全部结束了。

 

3.1.10讨论：Linux 系统“文件”的含义是什么？它的文件有几种类型？如何标识的？

答：文件时指由创建者所定义的、具有文件名的一组相关元素的集合，可以分为有结构、无结构两种。

文件的类型有多种分类方法：

 

其中按照组织形式和处理方式分类时，可以通过字母标识：普通文件(-)、目录文件(d)、字符设备文件(c)、块设备文件(b)、套接字文件(s)、符号链接文件(l)和管道文件§。

 

3.1.11讨论：Linux 系统的可执行命令主要放在什么地方？找出你的计算机中所有存放系统的可执行命令的目录位置。

答：/bin目录为普通用户可以使用的命令的存放目录, /sbin超级用户可以使用的命令的存放目录。

在我的计算机中，使用ls -F|grep "*"指令可以查询可执行命令的目录。

 

3.1.12讨论：Linux 系统得设备是如何管理的？在什么地方可以找到描述设备的信息？

答：（1）缓冲管理：在IO设备和CPU之间引入缓冲，可以有效缓和CPU和IO设备之间速度不匹配问题，提高CPU利用率，提高系统吞吐量。

（2）设备分配：系统中会设置设备控制表、控制器控制表等数据结构，用于记录设备与控制器等的标识符和状态，根据这些表格可以知道设备是可用/忙碌等。还需考虑设备的回收等问题。

（3）设备处理：即设备驱动程序，用于实现CPU和设备控制器之间的通信问题，即由CPU向设备控制器发出IO指令，要求其完成IO操作；CPU接受从控制器发出的中断请求，并响应和处理。

使用下面指令可以查询设备信息：
查看CPU信息：cat /proc/cpuinfo

查看板卡信息：cat /proc/pci

查看PCI信息：lspci (相比cat /proc/pci更直观）

查看内存信息：cat /proc/meminfo

查看USB设备：cat /proc/bus/usb/devices

查看键盘和鼠标:cat /proc/bus/input/devices

查看系统硬盘信息和使用情况：fdisk & disk - l & df

 

3.1.12讨论：画出Linux 根文件系统的框架结构。描述各目录的主要作用。你的用户主目录在哪里？

根文件系统框架结构：

 

目录主要作用：

/bin	二进制可执行命令。该目录下存放着普通用户的命令
/dev	系统的设备文件，即设备的驱动程序
/home	用户主目录的基点
/lost-found	目录平时是空的，当系统非正常关机而留下的“无家可归”的文件便会储存在这里
/misc	储存着一些特殊的字符的定义
/net	存放着和网络相关的一些文件
/proc	存放着用户与内核的交互信息
/sbin	系统的管理命令，这里存放的是系统管理员使用的程序
/srv	系统启动服务时可以访问的数据库目录
/tmp	临时文件，重启后自动清空
/var	某些大文件的溢出区，比如各种服务的日志文件
/boot	启动linux的核心文件
/etc	系统所有的配置文件都在这个目录中
/lib	存放着和系统运行相关的库文件
/media	存放着可移除的设备，比如软盘，光盘
/mnt	挂载目录，是系统管理员临时安装文件的系统安装点
/opt  (option : 自由选择)	主要给源码安装软件时选择的安装目录位置
/root	超级用户的目录
/selinux	主要用来加固操作系统，提高系统的安全性
/sys	管理设备文件
/usr	最大的目录，存放着应用程序和文件

我的主目录：

 

3.1.13讨论：Linux 系统的Shell是什么？请查找这方面的资料，说明不同版本的Shell的特点。

答：shell是命令语言、命令解释程序及程序设计语言的统称，是用户和Linux操作系统之间的接口。Linux中有多种shell，其中缺省使用的是Bash。

shell是用户和Linux内核之间的接口程序，如果把Linux内核想象成一个球体的中心，shell就是围绕内核的外层。当从shell或其他程序向Linux传递命令时，内核会做出相应的反应。 

  shell也是一个命令语言解释器，它拥有自己内建的shell命令集，shell也能被系统中其他应用程序所调用。用户在提示符下输入的命令都由shell先解释然后传给Linux核心。

  不同版本shell的特点：流行的shell有bash、ksh、csh、zsh等。Bash是大多数Linux系统默认使用的shell，bash shell是Bourne shell 的一个免费版本，它是最早的Unix shell,bash还有一个特点，可以通过help命令来查看帮助。包含的功能几乎可以涵盖shell所具有的功能，所以一般的shell脚本都会指定它为执行路径；C shell 使用的是“类C”语法，csh是具有C语言风格的一种shell；Korn shell 的语法与Bourne shell相同，同时具备了C shell的易用特点。Zsh是目前Linux里最庞大的一种shell，它有84个内部命令，使用起来也比较复杂。

 

3.1.14讨论：下面每一项说明的是哪类文件？

 

答： （1）这是一个普通文件，其所有者拥有读、写以及执行的权限；所在组成员拥有读、写的权限；其他用户只有读的权限。

（2）这是根目录下的bin文件夹，其中包含可执行命令。

（3）tty是Teletype的缩写。Teletype是最早出现的一种终端 设备，很象电传打字机。设备名放在特殊文件目录/dev/下，终端特殊设备文件一般有以下几种：ttySn: 串行端口终端（Serial Port Terminal）是使用计算机串行端口连接的终端设备。计算机把每个串行端口都看作是一个字符设备; 伪终端 （Pseudo Terminal）是成对的逻辑终端设备，例如/dev/ptyp3和/dev/ttyp3（或着在设备文件系统中分别是/dev/pty/m3和 /dev/pty/s3）。它们与实际物理设备并不直接相关。如果一个程序把ttyp3看作是一个串行端口设备，则它对该端口的读/写操作会反映在该逻辑 终端设备对的另一个上面（ttyp3）。

  故ttyx3指的是ttys3(COM3的串行端口终端)或ttyp3(COM3的伪终端)

（4）目录文件，其所有者拥有读、写的权限；所在组成员拥有读、写的权限；其他用户拥有读、写的权限。

（5）文件中每个用户都有一个对应的记录行，它记录了这个用户的一些基本属性。/etc/passwd中一行记录对应着一个用户，每行记录又被冒号(:)分隔为7个字段，其格式和具体含义为：用户名:口令:用户标识号:组标识号:注释性描述:主目录:登录Shell。

 

（6）字符设备文件，其所有者拥有读、写的权限；所在组成员拥有读、写的权限；其他用户拥有读、写的权限。

（7）首先认识lib目录的含义：/lib/ 包含许多被 /bin/ 和 /sbin/ 中的程序使用的库文件。而目录 /usr/lib/ 中含有更多用于用户程序的库文件。

（8）ubuntu中没有此类文件或目录，可能是系统文件。

 

 

3.2 实验二：OS 平台截图和说明

3.2.1 图形化用户界面下的 Shell 命令操作

【操作要求 1】显示系统时间，并将系统时间修改为 2011 年 9 月 17 日零点。

【操作步骤】

（1）进入root用户

（2）使用date命令查询当前时间

（3）使用命令date 091700002011修改时间

 

 

【操作要求 2】切换为普通用户，查看 2011 年 9 月 17 日是星期几。

【操作步骤】

（1）退出root，成为普通用户

 

（2）使用call命令查询2011年9.17

 

【操作要求 3】查看 ls 命令的-s 选项的帮助

【操作步骤】

（1）     输入 “man ls” 命令，得到技术文档：

 

（2）     找到-s，可知 ls 命令的-s 选项等同于—size,是打印每个文件被分配的大小

 

（3）按q退出技术文档

 

 

【操作要求 4】查看/etc 目录下所有文件和子目录的详细信息

【操作步骤】

（1）     输入命令“cd /etc”，切换到/etc 目录。

（2）     输入命令“ls -al”，显示/etc 目录下详细信息。

 

 

3.2.2 字符界面下的 Shell 命令操作

【操作要求 1】查看当前目录。

【操作步骤】

（1）     启动计算机后默认会启动图形化用户界面，按下 CTRL+ALT+F1 键切换到第 1 个虚拟终端。

 

（2）     以普通用户czy登录系统。

 

（3）     输入命令“pwd”，显示当前目录。

 

 

【操作要求 2】用 cat 命令在用户主目录下创建一名为 f1 的文本文件，内容为： Linux is useful for us all. You can never imgaine how great it is.

【操作步骤】

（1）     输入命令“cat >f1”，屏幕上输入点光标闪烁，依次输入上述内容。 使用 cat 命令进行输入时，不能使用左右上下方向键，只能用退格键（Backspace）来删除光标前一位置的字符。并且一旦按下回车键，该行输入的字符就不可修改。

 

（2） 上述内容输入后，按 Enter 键，让光标处于输入内容的下一行，按 CTRL+D 键结束 输入。

（3） 要查看文件是否生成，输入命令“ls”即可。

 

（4） 输入命令“cat f1”，查 看 f1 文件的内容，相关操作参见如下内容。

 

 

【操作要求 3】向 f1 文件增加以下内容：Why not have a try?

【操作步骤】 （1） 输入命令“cat >>f1”，屏幕上输入点光标闪烁。

（2）     输入上述内容后，按 Enter 键，让光标处于输入内容的下一行，按 CTRL+D 键结束 输入。

 

（3）     输入“cat f1”命令，查看 f1 文件的内容，会发现 f1 文件增加了一行，相关操作参 见如下内容。

 

 

【操作要求 4】统计 f1 文件的行数，单词数和字符数，并将统计结果存放在 countf1 文件。

【操作步骤】

（1）     输入命令“wc <f1>countf1”，屏幕上不显示任何信息。

（2）     输入命令“cat countf1”，查看 countf1 文件的内容，其内容是 f1 文件的行数、单词 数和字符数信息，即 f1 文件共有 2行，18 个词和 87 个字符

 

之所以是18个词而不是19个，是因为在第一局结束时我没有按下回车而是直接输入第二句，因此系统将all.You识别为同一个词。尝试修改后重新计数，成功：

 

 

【操作要求 5】将 f1 和 countf1 文件的合并为 f 文件

【操作步骤】

（1）     输入命令“cat f1 countf1 >f”，将两个文件合并为一个文件。

（2）     输入命令“cat f”，查看 f 文件的内容，如下所示。

 

 

【操作要求 6】分页显示/etc 目录中所有文件和子目录的信息

【操作步骤】

（1）     输入命令“ls /etc|more”，屏幕显示出“ls /etc”命令输出结果的第一页，屏幕的最后一行上还出现“--More--”字样，按空格键可查看下一页信息，按 Enter 键可查看下 一行信息。

 

（2）     浏览过程中按“q”键，可结束分页显示。

 

【操作要求 7】仅显示/etc 目录中前 5 个文件和子目录。

【操作步骤】 输入命令“ls /etc |head -n 5”, 屏幕显示出“ls /etc”命令输出结果的前面 5 行.

 

 

【操作要求 7】清除屏幕内容

【操作步骤】 输入命令“clear”，则屏幕内容完全被清除，命令提示符定位在屏幕左上角。

 

 

3.2.3 通配符的使用

【操作要求 1】显示/bin/目录中所有以 c 为首字母的文件和目录

【操作步骤】 输入命令“ls /bin/c*”，屏幕将显示/bin 目录中以 c 开头的所有文件和目录

 

 

【操作要求 2】显示/bin/目录中所有以 c 为首字母,文件名只有 3 个字符的文件和目录

【操作步骤】

（1） 按向上方向键，Shell 命令提示符后出现上一步操作时输入的命令“ls /bin/c*”。

（2） 将其修改为“ls /bin/c??”，按 下 Enter 键，屏幕显示/bin 目录中以 c 为首字母,文件名只有 3 个字符的文件和目录.

 

 

【操作要求 3】显示/bin 目录中所有的首字母为 c 或 s 或 h 的文件和目录。

【操作步骤】 输入命令“ls /bin/[csh]*”，屏幕显示/bin 目录中首字母为 c 或 s 或 h 的文件和目录.

 

 

【操作要求 4】显示/bin/目录中所有的首字母是 v、w、x、y、z 的文件和目录。

【操作步骤】 输入命令“ls /bin/[!a-u]*”，屏幕显示/bin 目录中首字母是 v~z 的文件和目录

 

 

【操作要求 5】重复上一步操作

【操作步骤】 输入命令“！！”自动执行上一步操作。

 

 

【操作要求 6】查看刚执行过的 5 个命令

【操作步骤】 输入命令“history 5”，显示最近执行过的 5 个命令,相关操作参见如下内容。

 

 

3.2.4设置手工启动图形化用户界面

【操作要求 1】设置开机不启动图形化用户界面

【操作步骤】

（1）     以超级用户身份登录。

 

（2）使用vim 修改配置文件： vim /etc/default/grub

 将此行用“#”注释：GRUB_CMDLINE_LINUX_DEFAULT="quiet splash"；

将GRUB_CMDLINE_LINUX="" 修改为：GRUB_CMDLINE_LINUX="text"；

将#GRUB_TERMINAL=console前的“#”号去除，即反注释该行。

 

（3）esc退出编辑，然后输入:wq!进行保存，退出vim。

 

（4）     依次输入命令：

update-grub 保存修改

systemctl set-default multi-user.target

 

（5）     重启系统，可以看到默认进入了虚拟终端之中：

 

【操作要求 2】手工启动图形化用户界面。

【操作步骤】

（1）     计算机重启后只有字符界面可用，输入用户名和相应的口令后，登录 Linux 系统。

 

（2）     输入命令“startx”，启动图形化用户界面。

 

（3） 单击「系统」菜单=>「注销」，点击log out，返回到字符界面

 

四、收获与体会

说明：撰写完成该实验后的收获和体会。

在本次实验中我了解和实践到了多种类型、功能各异的指令，其中一些指令，例如cal +时间 让我理解了为什么课本上说shell终端可以做图形化界面做不了的事。学习linux之前虽然也有在windows的cmd和powershell使用指令的经历，但都是为了解决某个具体问题而使用的，没有理解指令的用处。比如查找2011年的日历，固然可以在图形化界面的“日期”app查询，但是需要依次回溯至2011年，具有不便之处，不如直接使用指令查询来的方便快捷。此外，掌握了man+指令调出说明文档的方法实在是令人振奋，因为记住指令名本身就比较难，更不要说繁多的参数，有了技术文档就可以方便查阅和使用。

在之后，希望可以了解更多指令的用法，探索更多可以在shell下完成的操作。