Linux学习【1】基本使用及命令执行

1. 计算机基础

1. 冯·诺依曼体系要点：

   1. 计算机的数制采用二进制，bit位，1 byte = 8 bit

   2. 计算机应按照程序顺序执行

   3. 计算机硬件由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成

2. 操作系统概念

   1. 接口：软件包向外提供的功能模块的函数接口

      1. 命令行接口（Shell）

      2. 图形界面接口

   2. ABI（Application Binary Interface，应用程序二进制接口），描述应用程序与os之间的底层接口

       > `file /filename`，可看到对应的文件格式为PE还是ELF
      

      1. windows：PE（portable executable）格式
         .dll（dynamic link library），

         .lib

      2. linux：ELF（Executable and Linking Format）格式
         .so（shared object）

         .a

   3. API（Application Programming Interface，应用程序开发接口），定义源代码和库之间的接口，因此同样的源代码可以在支持这个API的任何系统中编译。库可以视作一个工具箱。

   4. 用户态和内核态

      1. Ring 0（kernel）：内核态

      2. Ring 3（user）：用户态

   5. 系统调用和库函数

      调用printf()        ————————      应用程序
            |
      库函数printf()      ————
            |                |————>    C函数库  
      库函数write()       ————
            |
      系统调用write()     ————————      内核
      

2. 安装Linux

1. /dev/sda1 -- > sda1:

   1. sd : ssd

   2. a : 第一个ssd

   3. 1 : 第一个分区

2. df命令查看各设备挂载到哪个分区。

   1. 注意：根/一定要挂载到一个设备上的！

   2. /boot分区需要挂载，存储引导相关的文件，分1G就足够了

   3. /swap分区需要挂载，和虚拟内存相关，临时用硬盘的空间来模拟内存，大小一般是物理内存的2倍。下图是本次安装所设置的分区：

3. 首次安装成功后，拍摄快照，保存当前正常版本。

3. Linux基础

Linux是一个多用户系统。

3.1 Linux启动级别

启动级别(Runlevel)指 Unix 或 类 Unix 操作系统下不同的运行模式，运行级别通常分为 7 级：

运行级别 0：系统停机状态，系统默认运行级别不能设为0，否则不能正常启动

运行级别 1：单用户工作状态，root权限，用于系统维护，禁止远程登陆，无网络连接，不运行守护进程，不允许非超级用户登录.

运行级别 2：多用户状态，无网络连接，不运行守护进程

运行级别 3：完全的多用户状态(有NFS)，登陆后进入控制台命令行模式，正常登录状态

运行级别 4：系统未使用，保留，用户自定义

运行级别 5：X11控制台，登陆后进入图形GUI模式，就是常见的带有图形界面的模式

运行级别 6：系统正常关闭并重启，默认运行级别不能设为6，否则不能正常启动

因此，如果想设置开机进入命令行模式，即为将运行级别从5修改为3。具体方法如下：

1. su root 切换至root用户

2. vim /etc/default/grub 修改grub文件

3. update-grub 更新grub

4. systemctl set-default multi-user.target 设置开机进入命令行模式

5. reboot 重启Ubuntu

可以通过runlevel查看上一个运行级别和当前运行级别：

• N 表示 "None"，即系统启动时没有上一个运行级别（直接进入当前运行级别）

• 3 表示当前运行级别是 3（多用户模式，带网络，无图形界面）。

3.2 基本使用和配置

hostname查看当前主机名：
，注意主机名不要使用下划线，下划线是非法字符，只能用-：

3.2.1 基本使用

tty  # 查看当前所在终端`

在xshell上输入tty，看到当前所在终端（要注意ubuntu不允许用root用户远程连接）：

如果想知道有多少人在访问，用who命令：

free -h查看当前内存使用情况，可以看出没有图形化界面时内存消耗极小：

3.2.2 /etc相关配置

Linux的/etc相当于Windows的注册表，用于进行各种配置。

ps -aux相当于Windows的任务管理器。

3.2.2.1 motd设置

mota：message of the day，即提示进入系统的用户注意事项，或提示系统运行的概要信息。

/etc/motd：登录后消息提示

3.2.2.2 issue设置

/etc/issue是登录前消息提示，如下图所示：

3.2.2.3 Shell

Shell是一个命令行解释器（Command Interpreter），负责接收用户输入的命令，与操作系统内核（Kernel）交互，并执行相应的操作（如文件管理、进程控制等），是用户与系统内核之间的“桥梁”。

bash：Bourne-Again Shell，是一种Shell的类型。

1. echo $SHELL

echo $SHELL（echo ${SHELL})，查看当前shell的类型：

2. echo $PS1

echo $PS1，显示当前Shell的命令提示符（Prompt）的格式定义

4. 命令执行及常见命令

4.1 命令执行过程

在 Linux 中，命令的执行过程涉及 Shell 解析、系统调用、进程管理 等多个环节。以下是详细的分步解析：

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1. 命令输入与 Shell 解析

用户输入命令后，Shell会按以下流程处理：

1. 通过终端或脚本获取命令字符串

2. 检查特殊字符（如 |、>、;）

3. 扩展变量和通配符：

   • $HOME → /home/user

   • *.txt → 匹配当前目录的 .txt 文件

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2. 命令类型判断

Shell 会判断命令属于以下哪种类型：

类型	示例	查找方式
内置命令	cd, echo	直接由 Shell 内部处理，无需创建新进程
外部命令	ls, grep	通过 $PATH 环境变量搜索可执行文件
别名	ll（通常为 ls -l）	优先检查用户定义的别名（alias）
函数	用户自定义函数	执行内存中的函数定义

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3. 执行外部命令的详细流程

若命令是外部程序（如 ls），Shell首先根据$PATH查找ls的完整路径/bin/ls，接下来复制当前Shell进程，从而创建一个子进程，并执行对应的系统调用，也就是加载/bin/ls程序。程序运行后处理ls命令后的相关参数（也是调用相应的系统调用），最终将结果写入标准输出（stdout），由终端显示。程序退出后，Shell通过wait()回收子进程资源。

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4. 相关命令

hash ： 管理shell的外部命令缓存表。当用户首次执行某个外部命令时，Shell会通过$PATH获取当前外部命令的完整路径，并将其缓存到内存中，这样下一次再调用该命令时就可以从缓存中直接读取，提高速度

hash -d commandname ： 在hash缓存表中删除已有命令

type ：返回当前命令是内部命令还是外部命令

注意：Shell在执行命令时，会按以下顺序查找匹配项（优先级从高到低）：

1. 别名（Alias）
2. Shell关键字（如 if、for）
3. 函数（Function）
4. 内置命令（Built-in）
5. 外部命令（在 $PATH 中查找）

type命令会按照这一优先级顺序返回第一个匹配的类型。下图中可以看出，由于grep被定义为别名（优先级最高），因此type不会继续检查后续类型（如外部命令）。此时，使用type -a可以显示命令的所有可能的类型（按优先级顺序）。

which ： 返回外部命令的详细地址（二进制文件路径）

whereis ： 返回外部命令的详细地址（二进制文件路径）、手册页和info文档位置

4.2 命令别名

alias ： 查看所有别名

alias newname="原始命令" ： 定义别名

unalias 别名 ： 删除别名

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别名的作用范围

1. 临时生效 ：直接在终端定义的别名仅在当前Shell会话有效，退出后失效。

2. 永久生效 ：将别名定义写入Shell配置文件

   1. 仅对当前用户有效：~/.bashrc，然后运行source ~/.bashrc

   2. 对所有用户有效：/etc/bash.bashrc，然后运行source ls /etc/bash.bashrc

4.3 常用命令

1. uptime ： 快速查看系统的运行时间、当前用户负载和CPU平均负载

2. 批量执行 ： 使用分号;隔开多条命令，按下回车后会执行所有命令。像上面的命令是一次执行一条命令，属于人机交互式命令。

3. 命令行扩展 ： ` ` 等价于 $()

但要注意，` `不能嵌套，只有$()可以嵌套：

4. 括号拓展：{ }，注意是两个.！！

5. 查看历史命令：histort，只需要!对应命令编号即可再次执行该命令

4.3.1 查看硬件信息

lscpu ： 查看CPU信息

cat /proc/cpuinfo ： 查看CPU信息，和lscpu的区别是它是将每个内核的信息分别展示的

free ： 查看内存信息

cat /proc/meminfo ： 查看内存信息

lsblk ： 列出所有块设备（如磁盘、分区、RAID、LVM 等）的实用工具

cat /proc/partitions ： 动态显示当前系统中所有块设备（磁盘和分区）的基本信息，包括主设备号、次设备号、块数和设备名称

4.3.2 查看系统版本信息

uname -r ： 查看内核版本

cat /etc/os-release ： 查看操作系统发行版本

4.3.3 日期和时间

1. date、ll /etc/localtime

2. date +%F，查看当前日期

3. cal monthname yearname，指定显示某年某月的日历

4. cal -y，显示日历

4.3.4 关机和重启

poweroff = shutdown -P now，立即关闭

reboot = shutdown -r now，立即重启

shutdown [OPTION]... [TIME] [MESSAGE] ：

• -P ： 关机并切断电源

• -h ： halt，关机，停止所有CPU运行

• -r ： reboot

• -c ： cancel，取消已计划的关机/重启

• TIME

  • now ： 立刻，相当于+0

  • +# ： 相对时间（从当前起），+分钟

  • hh:mm ： 绝对时间（24小时制）

4.3.5 会话管理

1. screen

终端复用工具，允许在单个终端窗口中创建多个虚拟终端会话，并在这些会话之间自由切换。即使断开SSH连接，screen会话也会继续在后台运行，非常适合1）长时间运行任务或2）远程工作

User A：
# 创建一个名为help的Screen会话
screen -S help
# 关闭help会话
exit

User B：
# 列出所有Screen会话，并使用-x共享会话
screen -ls
screen -x help
# 自己退出当前help会话，不影响help运行
ctrl a+d

2. tmux

# 创建
tmux new -s session_name
tmux attach -t session_name

# 退出
快捷键：ctrl B -> D

# 关闭
exit

4.4 字符集和编码

术语	说明
字符集	字符的集合（如ASCII包含128个字符，Unicode包含全球字符）
编码	将字符转换为二进制数据的规则（如UTF-8、GBK）

常见字符集与编码

1. ASCII

   1. 范围：128个字符（0-127），包括英文、数字、控制符。

   2. 每个字符占1字节（实际只用了7位，最高位为0）。

   3. 示例：A → 01000001（十六进制 0x41）。

2. Unicode

   1. 目标：统一全球字符（涵盖ASCII，支持中文、emoji等）。

   2. 字符集：为每个字符分配唯一码点（如 U+4E2D 表示“中”）。

   3. 编码方案：

      1. UTF-8：变长编码（1-4字节），兼容ASCII。
      2. UTF-16：固定2或4字节。
      3. UTF-32：固定4字节。

3. 中文编码

编码	说明	示例
GBK	汉字内码扩展规范，2字节编码	“中” → 0xD6 0xD0
GB18030	GBK的超集，支持少数民族文字	兼容Unicode

4. 修改LANG变量实现中文语言提示

echo $LANG
LANG=zh_CN.UTF-8

0a，换行符

• -，文件类型，当前为普通文件

  • d=目录，l=符号链接，c=字符设备，b=块设备

• rw-r--r--，分三组，三个一组，分别代表所有者、所属组和其他用户的权限

• 1，硬链接数

• root root，所有者和所属组

• 4，大小，当前为4 bytes

• 7月 13 11:41，最后修改时间

• test.txt，文件名称

5. 获得帮助

whatis

help