6、Linux操作系统基础知识

1. Linux系统结构

1. 内核

内核是操作系统的核心组件，负责管理系统资源和硬件设备。它提供了硬件抽象层，使得应用程序不必直接操作硬件。内核的主要功能包括：

• 进程管理：创建、调度和终止进程。
• 内存管理：分配和回收内存，提供虚拟内存功能。
• 设备管理：控制硬件设备的访问。
• 文件系统管理：管理文件和目录结构。
• 系统调用接口：提供系统调用，使应用程序能够与操作系统交互。

2. Shell

Shell是用户与操作系统之间的交互界面，接受用户命令并将其传递给内核执行。Shell可以是命令行界面（CLI）或图形用户界面（GUI）。其主要作用包括：

• 命令解释：解析用户输入的命令。
• 脚本执行：运行Shell脚本，实现自动化任务。
• 程序启动：根据用户命令启动应用程序。
• 环境管理：配置和管理用户环境变量。

3. 文件系统

文件系统负责管理和存储数据，提供文件和目录的组织结构。其主要功能包括：

• 数据存储：将数据以文件形式存储在磁盘上。
• 目录管理：组织文件和目录的层次结构。
• 访问控制：设置文件和目录的读写权限。
• 文件操作：提供创建、删除、读取、写入和修改文件的操作接口。

4. 应用程序

应用程序是由用户或第三方开发者编写的软件，用于执行特定任务或功能。它们通过系统调用与内核交互，利用系统资源完成任务。应用程序的主要特点包括：

• 特定功能：每个应用程序针对特定的任务设计，例如文字处理、数据分析、网络浏览等。
• 用户接口：提供图形界面或命令行界面供用户操作。
• 依赖系统资源：通过系统调用接口使用内存、CPU、存储等系统资源。
• 扩展性：可通过插件或外部模块扩展功能。
  

Linux操作系统内核

• 1、进程管理：

  • 进程调度
  • 进程创建与销毁
  • 进程间通信

• 2、内存管理：

  • 内存分配与回收
  • 虚拟内存管理
  • 缓存管理

• 3、驱动管理：

  • 设备驱动程序接口
  • 硬件抽象层
  • 中断处理

• 4、文件和网络管理：

  • 文件系统管理
  • 网络协议栈
  • 网络安全及防火墙管理
    ........

Linux Shell（壳）

Linux Shell接收用户命令并将其转换为内核可执行的系统调用。具体而言，用户输入的命令如cat会被Shell解析为open()和read()等系统调用，然后由内核执行。

• 简化操作：Shell通过友好的命令行接口，使用户无需了解底层细节即可与操作系统交互。
• 安全性：Shell验证和解析用户输入，确保只执行合法命令，从而增强内核的安全性。

Linux Shell工具

名称	程序路径	作者
Bourne Shell	/usr/bin/sh 或 /bin/sh	Stephen Bourne
C Shell	/usr/bin/csh	Bill Joy
K Shell	/usr/bin/ksh	David Korn
Bourne Again Shell	/bin/bash	Brian Fox
Z Shell	/bin/zsh 或 /usr/bin/zsh	Paul Falstad

• 查看当前工具: echo $SHELL
• 查看工具列表: cat /etc/shells
• 查看可切换工具: chsh -l
• 切换使用工具: chsh -s 工具名

Shell和Terminal

Shell编程/Shell脚本（.sh）

Linux文件系统

一切皆文件

在Linux中，“一切皆文件”的概念意味着系统中的所有资源，包括硬件设备、目录及进程等，均被视为文件。这种设计简化了操作和管理，具体包括：

• 普通文件：存储数据的常规文件。
• 目录文件：包含其他文件和子目录的文件。
• 进程文件：在/proc目录下代表系统中运行的进程。
• 设备文件：位于/dev目录，代表硬件设备。
• 网络字节流套接字文件：用于网络通信的数据流。
• 链接文件：指向另一个文件的符号链接或硬链接。
• 管道文件：用于进程间通信的文件。

这种设计哲学是Linux系统高效和灵活性的基础。通过统一的文件接口，用户和程序可以以一致的方式访问和操作系统资源，从而简化了系统的操作和管理。

命令	作用
lsof /bin/bash	查找与某个文件相关的进程
lsof -u root	列出某个用户（如 root）打开的文件信息
lsof -c redis	列出某个程序（如 redis）进程所打开的文件信息
lsof -i tcp	列出所有 TCP 网络连接信息

losf 文件名——查看合格者文件相关的进程。
/ 在Linux系统里是根目录，也是分隔符

目录结构

目录	作用	备注
/bin	存放普通用户可执行的指令	即使在单用户模式下也能够执行
/boot	开机引导目录	包括Linux内核文件与引导文件
/dev	设备目录	存放所有硬件设备
/etc	配置文件目录	存放大部分配置属性
/lib	库文件存放地	类似Windows的DLL
/media	可移除设备挂载目录	用于U盘、光盘等
/mnt	临时挂载其他文件	额外设备的临时挂载
/opt	第三方软件安装目录	习惯上放置在/usr/local中
/proc	虚拟文件系统	通常为内存中的映射
/root	系统管理员主目录	除root外其他用户在/home下
/run	系统运行时所需文件	重启后重新生成
/sbin	只有root能运行的管理指令	类似/bin，但仅限于管理员
/srv	服务所需数据目录
/sys	虚拟文件系统	记录核心系统硬件信息
/tmp	临时文件目录	所有用户可读写
/usr	应用程序放置目录
/var	存放经常改变的文件

用户主目录

• 主目录：home directory

  • root用户的主目录是/root
  • 其他用户的主目录格式为/home/用户名
  • 使用命令cd或cd ~可切换到主目录

• 工作目录：working directory

目录指代

符号	指代
/	根目录
.	当前目录
~	用户工作目录
../	上一级目录
../../	上上一级目录，依此类推

命令帮助

• 查看命令手册：man command
• 简要说明：whatis command
• 详细介绍：info command
• 内置命令帮助：help command

在线查询：

• Linux Command
• Linux Cool

关机与重启（root用户）

• 关机命令：

  • poweroff
  • shutdown -h now
  • halt -p

• 重启命令：

  • reboot

快捷键与命令

操作	作用
Tab	补全命令和目录
↑/↓	上一条/下一条命令
Ctrl + Insert	复制
Shift + Insert	粘贴
Alt + Insert	复制并粘贴
Ctrl + E	光标移动到行尾
Ctrl + A	光标移动到行首
Ctrl + K	清除光标后至行尾的内容
Ctrl + U	清除光标前至行首的内容
Ctrl + R	搜索历史命令
!cd:	重复执行最近一次以cd开头的命令
clear	清屏
history	查看历史命令
history -c	清除历史命令（新建会话后仍在）
echo > ~/.bash_history	彻底清除历史命令（CentOS）
echo > ~/.zsh_history	彻底清除历史命令（Kali Linux）

echo > ~/.bash_history 实际是将空赋给当前用户历史文件，达到清空目的

别名配置 alias

• 查看别名：alias
• 设置别名：
  1. 打开配置文件：vim ~/.bashrc
  2. 添加别名格式：alias short='xxx;xxx'
• 使配置生效：source ~/.bashrc

通配符

符号	指代
*	任意字符
?	单个字符
[]	匹配范围中的字符，例如：[0-9] 表示数字，[a-z] 表示小写字母
{}	匹配多个模式中的一个，例如：*.{log,txt} 表示匹配 .log 和 .txt 文件
^	取反，例如：*[^txt] 查找不是 .txt 结尾的文件

系统环境变量 实际就是可执行文件的路径

• 作用：定义可执行文件的路径
• 查看全部变量：env
• 查看单个变量：echo $XXX
• 用户变量存放在：~/.bashrc
• 系统变量存放在：/etc/profile

设置JDK环境变量：

1. 编辑系统环境配置文件：vim /etc/profile
2. 添加以下内容：

   export JAVA_HOME=/usr/local/soft/java/jdk1.8.0_74
   export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH
   export CLASSPATH=$JAVA_HOME/lib/dt.jar:$JAVA_HOME/lib/tools.jar
   

使配置生效：source /etc/profile

重定向符号

使用场景：

1. 保存屏幕输出到文件。
2. 将后台程序输出保存到文件。
3. 将文件内容作为命令的输入。
4. 屏蔽命令运行中的错误信息。

文件描述符

ID	描述	设备	备注
0	标准输入 (stdin)	键盘	默认输入值
1	标准输出 (stdout)	显示器	默认输出值
2	标准错误输出 (stderr)	显示器

重定向符号解释

符号	类别	描述
>	输出重定向	将命令的输出重定向到文件，覆盖原有内容
>>	输出重定向	将命令的输出追加到文件末尾
&>	输出重定向	将标准输出和标准错误输出重定向到文件
<	输入重定向	将文件内容作为命令的输入
<<	输入重定向	将多行文本作为命令的输入（Here Document）

案例—输出重定向

类别	命令格式	示例
标准输出	command > file	ls / 1> test.txt (1可以省略)
重定向	command >> file	echo "aaa" 1>> test.txt (1可以省略)
标准错误	command 2> file	find / -name "aaa" 2> err.txt
输出重定向	command 2>> file	find / -name "aaa" 2>> err.txt
输出和错误	command > file 2>&1	ls 7.txt 8.txt 1> a.txt 2> b.txt

• 2>&1的含义：将标准错误输出重定向到标准输出，符号>&是一个整体，不可分 开，分开后就不是上述含义了
• 2>1的写法其实是将标准错误输出重定向到名为"1 ”的文件里去了

命令格式	说明	案例
command < file	将文件内容作为命令的输入	wc -l < test.txt 统计test.txt 文件中有多少行文本
command << END	从标准输入（键盘）中读取数据，直到遇见分界符END才停止	wc -l << END 统计用户在终端输入的文本的行数