missing semester - Potpourri

修改键位映射

修改键位映射通常由在计算机上运行的软件实现。当某一个按键被按下，软件截获键盘发出的按键事件（keypress event）并使用另外一个事件取代。比如：

• 将 Caps Lock 映射为 Ctrl 或者 Escape：Caps Lock 使用了键盘上一个非常方便的位置而它的功能却很少被用到；

下面是一些修改键位映射的软件：

• macOS - karabiner-elements, skhd 或者 BetterTouchTool
• Linux - xmodmap 或者 Autokey
• Windows - 控制面板，AutoHotkey 或者 SharpKeys
• QMK - 如果你的键盘支持定制固件，QMK 可以直接在键盘的硬件上修改键位映射。保留在键盘里的映射免除了在别的机器上的重复配置。

守护进程

守护进程是一种在后台保持运行，不需要用户手动运行或者交互的进程。

以守护进程运行的程序名一般以 d 结尾，比如 SSH 服务端 sshd，用来监听传入的 SSH 连接请求并对用户进行鉴权，MySQL服务端 mysqld。

Linux 中的 systemd（the system daemon）是最常用的配置和运行守护进程的方法。

• 运行 systemctl status 命令可以看到正在运行的所有守护进程。
• 用户使用 systemctl 命令和 systemd 交互来enable（启用）、disable（禁用）、start（启动）、stop（停止）、restart（重启）、或者status（检查）配置好的守护进程及系统服务。

systemd 提供了一个很方便的界面用于配置和启用新的守护进程或系统服务。下面的配置文件使用了守护进程来运行一个简单的 Python 程序。systemd 配置文件的详细指南可参见 freedesktop.org。

# /etc/systemd/system/myapp.service
[Unit]
# 配置文件描述
Description=My Custom App
# 在网络服务启动后启动该进程
After=network.target

[Service]
# 运行该进程的用户
User=foo
# 运行该进程的用户组
Group=foo
# 运行该进程的根目录
WorkingDirectory=/home/foo/projects/mydaemon
# 开始该进程的命令
ExecStart=/usr/bin/local/python3.7 app.py
# 在出现错误时重启该进程
Restart=on-failure

[Install]
# 相当于Windows的开机启动。即使GUI没有启动，该进程也会加载并运行
WantedBy=multi-user.target
# 如果该进程仅需要在GUI活动时运行，这里应写作：
# WantedBy=graphical.target
# graphical.target在multi-user.target的基础上运行和GUI相关的服务

如果想定期运行一些程序，可以直接使用 cron。它是一个系统内置的，用来执行定期任务的守护进程。(即使用 crontab 指令)

FUSE

FUSE（Filesystem in Userspace，用户空间文件系统）允许运行在用户空间上的程序实现文件系统调用，并将这些调用与内核接口联系起来。在实践中，这意味着用户可以在文件系统调用中实现任意功能。

FUSE 可以用于实现如：一个将所有文件系统操作都使用 SSH 转发到远程主机，由远程主机处理后返回结果到本地计算机的虚拟文件系统。这个文件系统里的文件虽然存储在远程主机，对于本地计算机上的软件而言和存储在本地别无二致。sshfs就是一个实现了这种功能的 FUSE 文件系统。

一些有趣的 FUSE 文件系统包括：

• sshfs：使用 SSH 连接在本地打开远程主机上的文件

• rclone：将 Dropbox、Google Drive、Amazon S3、或者 Google Cloud Storage 一类的云存储服务挂载为本地文件系统

• gocryptfs：覆盖在加密文件上的文件系统。文件以加密形式保存在磁盘里，但该文件系统挂载后用户可以直接从挂载点访问文件的明文

• kbfs：分布式端到端加密文件系统。在这个文件系统里有私密（private），共享（shared），以及公开（public）三种类型的文件夹

• borgbackup：方便用户浏览删除重复数据后的压缩加密备份

备份

复制数据很简单，但是可靠地备份数据很难。下面列举了一些关于备份的基础知识，以及一些常见做法容易掉进的陷阱。

• 复制存储在同一个磁盘上的数据不是备份，因为这个磁盘是一个单点故障（single point of failure）。
• 同步方案不是备份
  • Dropbox 或者 Google Drive，当数据在本地被抹除或者损坏，同步方案可能会把这些“更改”同步到云端。
  • RAID 磁盘镜像方案也不是备份。它不能防止文件被意外删除、损坏、或者被勒索软件加密。
• 不要盲目信任备份方案。用户应该经常检查备份是否可以用来恢复数据。

有效备份方案的几个核心特性是：版本控制，删除重复数据，以及安全性。

API（应用程序接口）

大多数线上服务提供的 API（应用程序接口）让你可以通过编程方式来访问这些服务的数据。

• 这些 API 大多具有类似的格式。它们的结构化 URL 通常使用 api.service.com 作为根路径，用户可以访问不同的子路径来访问需要调用的操作，以及添加查询参数使 API 返回符合查询参数条件的结果。

• 通常这些返回都是JSON格式，你可以使用jq等工具来选取需要的部分。

• 有些需要认证的 API 通常要求用户在请求中加入某种私密令牌（secret token）来完成认证。大多数 API 都会使用 OAuth。

常见命令行标志参数及模式

• --help 或 -h 或者类似的标志参数（flag）来显示简略用法
• 会造成不可撤回操作的工具一般会提供“空运行”（dry run）标志参数和“交互式”（interactive）标志参数
• 会造成破坏性结果的工具一般默认进行非递归的操作，但是支持使用“递归”（recursive）标志函数（通常是 -r）
• --version 或者 -V 标志参数可以让工具显示它的版本信息
• --verbose 或者 -v 标志参数来输出详细的运行信息。多次使用这个标志参数，比如 -vvv，可以让工具输出更详细的信息（经常用于调试）
• --quiet 标志参数来抑制除错误提示之外的其他输出。
• 使用 - 代替输入或者输出文件名意味着工具将从标准输入（standard input）获取所需内容，或者向标准输出（standard output）输出结果。
• 有的时候你可能需要向工具传入一个 看上去 像标志参数的普通参数，这时候你可以使用特殊参数 -- 让某个程序 停止处理 -- 后面出现的标志参数以及选项（以 - 开头的内容）：
  • rm -- -r 会让 rm 将 -r 当作文件名；
  • ssh machine --for-ssh -- foo --for-foo 的 -- 会让 ssh 知道 --for-foo 不是 ssh 的标志参数。

窗口管理器

大部分操作系统默认的窗口管理方式都是“拖拽”式的，这被称作堆叠式（floating/stacking）管理器。另外一种管理器是平铺式（tiling）管理器，其使用逻辑和 tmux 管理终端窗口的方式类似，可以让我们在完全不使用鼠标的情况下使用键盘切换、缩放、以及移动窗口。

• Linux
  • awesome
  • i3
• macOS
  • yabai
  • Divvy
• Windows
  • FancyZones

VPN

使用了 VPN 最好的情况下也就是换了一个网络供应商（ISP）。所有你发出的流量看上去来源于 VPN 供应商的网络而不是你的“真实”地址，而你实际接入的网络只能看到加密的流量。

使用 VPN 只是把原本对网络供应商的信任放在了 VPN 供应商那里——网络供应商 能看到的，VPN 供应商 也都能看到。如果相比网络供应商你更信任 VPN 供应商，那当然很好。反之，则连接VPN的价值不明确。

Markdown

在不使用 Word 或者 LaTeX 等复杂工具的情况下，你可以考虑使用 Markdown 这个轻量化的标记语言（markup language）。

Markdown 致力于将人们编写纯文本时的一些习惯标准化。比如：

• 用*包围的文字表示强调（斜体），或者用**表示特别强调（粗体）；

• 以#开头的行是标题，#的数量表示标题的级别，比如：##二级标题；

• 以-开头代表一个无序列表的元素。一个数字加.（比如1.）代表一个有序列表元素；

• 反引号 ```（backtick）包围的文字会以代码字体显示。如果要显示一段代码，可以在每一行前加四个空格缩进，或者使用三个反引号包围整个代码片段：

    就像这样
  

• 如果要添加超链接，将 需要显示 的文字用方括号包围，并在后面紧接着用圆括号包围链接：[显示文字](指向的链接)。

Hammerspoon (macOS 桌面自动化)

Hammerspoon 是面向 macOS 的一个桌面自动化框架。它允许用户编写和操作系统功能挂钩的 Lua 脚本，从而与键盘、鼠标、窗口、文件系统等交互。

下面是 Hammerspoon 的一些示例应用：

• 绑定移动窗口到的特定位置的快捷键
• 创建可以自动将窗口整理成特定布局的菜单栏按钮
• 在你到实验室以后，通过检测所连接的 WiFi 网络自动静音扬声器
• 在你不小心拿了朋友的充电器时弹出警告

资源：

Getting Started with Hammerspoon：Hammerspoon 官方教程

Sample configurations：Hammerspoon 官方示例配置

Anish’s Hammerspoon config：Anish 的 Hammerspoon 配置

开机引导以及 Live USB

在计算机启动时，BIOS 或者 UEFI 会在加载操作系统之前对硬件系统进行初始化，这被称为引导（booting）。

在 BIOS 菜单中你可以对硬件相关的设置进行更改，也可以在引导菜单中选择从硬盘以外的其他设备加载操作系统——比如 Live USB。

Live USB 是包含了完整操作系统的闪存盘。Live USB 的用途非常广泛，包括：

• 作为安装操作系统的启动盘；
• 在不将操作系统安装到硬盘的情况下，直接运行 Live USB 上的操作系统；
• 对硬盘上的相同操作系统进行修复；
• 恢复硬盘上的数据。

Live USB 通过在闪存盘上 写入 操作系统的镜像制作，而写入不是单纯的往闪存盘上复制 .iso 文件。你可以使用 UNetbootin 、Rufus 等 Live USB 写入工具制作。

Docker, Vagrant, VMs, Cloud, OpenStack

虚拟机（Virtual Machine）以及容器化（containerization）等工具可以帮助你模拟一个包括操作系统的完整计算机系统。虚拟机可以用于创建独立的测试或者开发环境，以及用作安全测试的沙盒。

• Vagrant：一个构建和配置虚拟开发环境的工具。它支持用户在配置文件中写入比如操作系统、系统服务、需要安装的软件包等描述，然后使用 vagrant up 命令在各种环境（VirtualBox，KVM，Hyper-V等）中启动一个虚拟机。
• Docker：一个使用容器化概念的与 Vagrant 类似的工具，在后端服务的部署中应用广泛。
• VPS（虚拟专用服务器）:将一台服务器分割成多个虚拟专用服务器的服务
  • 实现VPS的技术分为容器技术和虚拟机技术
  • 受欢迎的 VPS 服务商有 Amazon AWS，Google Cloud、 Microsoft Azure以及DigitalOcean。

交互式记事本编程

交互式记事本可以帮助开发者进行与运行结果交互等探索性的编程。

现在最受欢迎的交互式记事本环境大概是 Jupyter。它的名字来源于所支持的三种核心语言：Julia、Python、R。

Wolfram Mathematica 是另外一个常用于科学计算的优秀环境。

GitHub

GitHub 是最受欢迎的开源软件开发平台之一。常用方法：

• 创建一个issue。 issue可以用来反映软件运行的问题或者请求新的功能。创建issue并不需要创建者阅读或者编写代码，所以它是一个轻量化的贡献方式。
• 使用pull request提交代码更改。pull request（拉取请求）是请求别人把你自己的代码拉取（且合并）到他们的仓库里。很多开源项目仅允许认证的管理者管理项目代码，所以一般需要fork这些项目的上游仓库（upstream repository），在你的 Github 账号下创建一个内容完全相同但是由你控制的fork仓库。这样你就可以在这个fork仓库自由创建新的分支并推送修复问题或者实现新功能的代码。完成修改以后再回到开源项目的 Github 页面创建一个pull request。
  • fork这些项目的上游仓库（upstream repository），在你的 Github 账号下创建一个内容完全相同但是由你控制的fork仓库。
  • 在自己的fork仓库自由创建新的分支并推送修复问题或者实现新功能的代码。
  • 完成修改以后再回到开源项目的 Github 页面创建一个pull request。
  • 提交请求后，项目管理者会和你交流pull request里的代码并给出反馈。如果没有问题，你的代码会和上游仓库中的代码合并。