Linux及计算机基础介绍

计算机的组成及其功能

What：计算机的组成是什么？

• 计算机的主要部件：

• CPU：可分为运算器、控制器、寄存器、缓存等

• 存储器：比如内存。执行程序时，会将程序及相关数据加载进内存，供CPU读取

• 输入设备：比如：键盘。用于下达指令及输入数据。

• 输出设备：比如显示器。用户显示和输出指令执行的结果等

• 冯诺依曼体系中提出的五大部件为：运算器、控制器、存储器、输入、输出

How：计算机如何工作的？

    1. 硬盘等存储介质用于存放程序及数据。

• 程序 = 指令 + 数据

    2. 用户通过输入设备，下达执行某个程序

    3. 计算机会先将该程序及相关数据加载到内存中。

• 因为CPU只能直接访问内存

• 内存在内部是划分存储单元，每个单元为8bit

• 内存中每个单元都有编址。

    4. CPU先读取该指令，当需要用到数据时，再从内存中载入响应数据

• CPU要能执行某指令，首先它得要支持。而CPU所能支持的指令集合称之为指令集。不同的CPU，指令集也不同。

• 指令集中指令又可分为两类：普通指令、特权指令

• CPU有位长之分。目前有32位和64位CPU

• 不同的位长，代表CPU同一时间可以访问内存单元的数量的多少

    5. 如果第一个指令运行完后，结果还需和其他数据再进行运算，那么CPU会先将该结果放入寄存器中，待用时再取出。

    6. 最后将结果输出到输出设备

           

Why：为什么有了内存，还需要有CPU缓存？

        由于内存的频率远低于CPU频率。因此通过CPU缓存来解决速度不同的问题。减少等待时间，提高CPU效率。

        缓存为王~！

What：那么什么是操作系统？

         

        操作系统是由内核和众多应用程序组合而成的。

        而内核位于硬件之上，应用程序之下。它驱动了硬件，并向上提供了系统调用，使得程序员能方便的调用系统资源。

        

        内核（kernel）的作用：

            1、驱动底层硬件 

            2、将各底层硬件资源抽象成简单的资源 

            3、管理各程序的运行，把有限资源分配给各程序

1. 对于CPU，通过时隙复用

2. 对于内存，通过空间复用    

            它的存在，使得所有程序在任意时候都认为自己是独占着系统资源。对于程序而言，所要面对的也只有操作系统而已

Linux发行版本

1、Linux的发行版

    Linux内核以及在其上运行的软件都是基于开源协定，以源码的方式共享出来，任何人都可以随意拿来编译安装。也因此增加了使用难度。

    为了方便安装，很多组织和公司便提供了在不同平台上已编译好的Linux系统。我们称之为发行版。发行版依旧须遵循开源协定，对外免费共享出来。

    

2、常见的Linux发行版：     

  主流的有三种Debian,Slackware,Red Hat

Debian

Debian，或者称Debian系列，包括Debian和Ubuntu等。Debian是社区类Linux的典范，是迄今为止最遵循GNU规范的Linux系统。Debian最早由Ian Murdock于1993年创建，分为三个版本分支（branch）： stable, testing和unstable。Debian最具特色的是apt-get /dpkg包管理方式，其实Redhat的YUM也是在模仿Debian的APT方式，但在二进制文件发行方式中，APT应该是最好的了。Debian的资料也很丰富，有很多支持的社区，有问题求教也有地方可去。

• Ubuntu是基于Debian的unstable版本加强而来，可以这么说Ubuntu就是一个拥有Debian所有的优点，以及自己所加强的优点的近乎完美的Linux桌面系统。根据选择的桌面系统不同，有多个版本可供选择，比如基于unity的Ubuntu，基于Gnome的Ubuntu Gnome，基于KDE的Kubuntu，基于LXDE的Lubuntu以及基于Xfce的Xubuntu等。特点是界面非常友好，容易上手，对硬件的支持非常全面，是最适合做桌面系统的Linux发行版本。

Red Hat

Redhat，应该称为Redhat系列，Redhat linux是全球在服务器上应用最广泛的linux操作系统，在效率、扩展性、可靠性、安全性、集成虚拟化等都具备领先其他linux的特点，被誉为最值得信赖的数据中心平台系统，其主要应用在服务器领域。Redhat系列的包管理方式采用的是基于RPM包的YUM包管理方式，包分发方式是编译好的二进制文件。

• RHEL（Redhat Enterprise Linux），Redhat为期提供完善的售后服务，并以服务提供收费。

• CentOS（Community ENTerprise Operating System），它是来自Red Hat Enterprise Linux依照开放源代码规进行重新编译而成的，并且仅仅是将logo标识替换掉。所以也可以说CentOS是redhat服务器的免费版。新版的CentOS大约每两年发布一次，每个版本大概每6个月更新一次，CentOS也提供技术支持，但仅限于社区的官方邮件、论坛和聊天室，并且CentOS不负任何商业责任。

• Fedora（由原来的Redhat桌面版本发展而来，免费版本），Redhat会将最新的技术或程序用在这个发行版中，以作测试之用。

Slackware

Slackware 由Patrick Volkerding创建于1992年。算起来应当是历史最悠久的Linux发行版。曾经Slackware非常的流行，但是当Linux越来越普及，用户的技术层面越来越广（更多的新手）后，Slackware渐渐的被新来的人们所遗忘。尽管如此，Slackware仍然深入人心（大部分都是比较有经验的 Linux老手）。Slackware稳定、安全，所以仍然有大批的忠实用户。由于Slackware尽量采用原版的软件包而不进行任何修改，所以制造新 bug的几率便低了很多。Slackware的版本更新周期较长（大约1年），但是新版本的软件仍然不间断的提供给用户下载。

• SUSE Linux原是以Slackware Linux为基础，并提供完整德文使用界面的产品。SUSE 有两个linux版本,一个是open SUSE,另一个是Enterprise linux,Enterprise linux是为企业而设计的,要长期使用,需要收一定的费用的。而前一个是完全按照开源社区的要求,是免费的和放开源代码的。Zypper 和 Yast 是 SUSE Linux 平台上的软件包管理工具，他们的底层使用了 RPM。

Linux的哲学思想

1、一切皆文件：

    在Linux中最核心的思想便是一切皆文件，从普通文件到设备，在Linux上都是以文件形式放置。Linux的文件类型有：普通文件、目录文件、块设备文件、字符文件、符号链接文件、命名管道和套接字文件。就连内核和进程的运行状态也以文件的方式存放着。

2、由众多功能单一的程序组成，一个程序只做一件事，切做好。

    在Linux上每一个指令便是一个小程序，而每一个指令只负责一件事，通过不同的命令选项，完善了指令的功能。

3、组合单一的小程序完成复杂任务。

    体现在了Linux的小巧精简。Linux上的没有像Windows那样，每个软件大道几百M。甚至几十G。他们通过组合小程序实现复杂功能，复用了相同功能的程序，减小软件的大小，提高了软件开发的效率。

4、尽量避免与用户交互。

    这也是为了，能方便shell脚本的开发。减少交互，就能方便的将单一小程序组合起来使用。

5、使用文本文件保存配置信息

    这点说道根本也是一切皆文件的体现，一个文本编辑器便能完成所有软件的配置，不需要额外的应用程序。

Linux上的命令

命令提示符：prompt（bash）

    #：管理员账户，为root；拥有最高权限，能执行所有操作

    $：普通用户，非root用户；不具有管理权限，不能执行系统管理类操作

命令的语法通用格式：

    # COMMAND OPTIONS ARGUMENTS

       

    COMMAND：发起一命令：请求内核将某个二进制程序运行为一个进程；

• 命令本身是一个可执行的程序文件：二进制格式的文件，有可能会调用共享库文件；

• 命令必须遵循特定格式规范：ELF(Linux)，exe（Windows）, msi（Windows）

• 可以使用file命令查看：

  

•  命令分为两类：

• 內建命令： 由shell程序的自带的命令

• 外部命令：独立的可执行程序文件，文件名即命令名

• 可使用type命令查看：

  

                          

    OPTION：指定命令的运行特性；         

   选项有两种表现形式：

                短选项：-C, 例如-l, -d

                    注意：有些命令的选项没有-；

                    如果同一命令同时使用多个短选项，多数可合并：-l -d = -ld

                长选项：–word, 例如–help, –human-readable

                    注意：长选项不能合并；

                注意：有些选项可以带参数，此称为选项参数；   

 

    ARGUMENTS：命令的作用对象；命令对什么生效；            

          不同的命令的参数；有些命令可同时带多个参数，多个之间以空白字符分隔；

常用命令：ifconfig、echo、tty、startx、export、pwd、history、shutdown、poweroff、reboot、hwclock、date

---

【ifconfig】：configure a network interface 配置网络接口

    

【echo】：  display a line of text   

    echo [SHORT-OPTION]… [STRING]…

• -n：不进行换行

• -e：让转义符生效

  1、\n：换行

  2、\t：制表符

            

• 在shell中string可以使用引号，单引号和双引号均可用

  1、单引号：强引用，变量引用不执行替换

  2、双引号：弱引用，变量引用会被替换

            

• 注意：变量引用的正规符号：${name}，只不过一般花括号可以省略

【tty】： print the file name of the terminal connected to standard input

            终端：

                    串行终端

                            /dev/ttyS#

                    物理终端

                            /dev/console

                    虚拟终端：图形终端

                            /dev/tty#

                    伪终端：远程连接，图形环境打开的命令接口

                           /dev/pts/#

            

【startx】：打开图形界面

    启动图形界面：startx &    （不加&，只有等指令运行结束后才能返回命令听提示符）

【export】：为 shell 变量设定导出属性。

    

    设置语言为英文：

    

【pwd】：print name of current/working directory

       

    实例：

【history】：显示或操纵历史列表。

    

     

            -c：清空命令历史列表

            -d offset：删除指定的历史命令

            -r：从文件读取命令历史到历史列表中

            -w：把历史列表中的命令追加到历史文件中

            history #：显示最近的#条命令

    

【shutdown】：Halt, power-off or reboot the machine

            shutdown [OPTIONS…] [TIME] [WALL…]

            

【reboot】，【halt】，【poweroff】：一般情况下是调用shutdown进行关机处理等处理            

【hwclock】：query or set the hardware clock

            hwclock [function] [option…]

            显示硬件时钟：

            

            hwclock -s ：系统时间以硬件时间为准，–hctosys

            hwclock -w :  硬件时间以系统时间为准，–systohc

            

【date】：print or set the system date and time

            date [OPTION]… [+FORMAT]

            date [-u|–utc|–universal] [MMDDhhmm[[CC]YY][.ss]]

            

            date +%m  获取月份：

    

            设置系统时间：            

            格式：date MMDDhhmm[CC]YY.ss

                                 月  日  时  分    年    秒

    

Linux上获取命令帮助

      1、内建命令：

             #help 命令

                    如：help cd

       2、外部命令

                   1、# 命令 –help

                       如：dirname –help

                    2、使用手册：manual

                            位置：/usr/share/man

        man介绍：

       #man  命令名  （先解压后显示）

              SECTION：

                         NAME：功能性说明

                         SYNOPSIS：语法格式

                         DESCRIPTION：描述

                         OPTIONS ：选项

                         EXAMPLES：使用示例

                         AUTHOR：作者

                         BUGS：报告程序bug的方式

                         SEE ALSO：参考

                         ……

      使用帮助中命令格式中的字符意义：

      []：可选的部分

      {a|b}：分组，a和b作为一个使用单元来使用

      |：或者，只能选其一

      <>：必不可少的部分

      …：同类内容可以出现多个

      man的简要使用机制：

             翻屏：

                      空格键：向文件尾部翻一屏

                      b：向文件首部翻一屏

                      回车键：向文件尾部翻一行

                      k：向文件首部翻一行

                      ctrl+d：向文件尾部翻半屏

                      ctrl+u：向文件首部翻半屏

                      1G：跳转至第一行

                      #G：跳转至指定行（#为行号）

                      G：跳转至最后一行

              文本搜索：（不区分关键字大小写）

                      /keyword：向文件尾部搜索                               

                      ?keyword：向文件首部搜索                               

                               n：顺着查找方向下一个

                               N：逆着查找方向下一个

                              q：退出

  补充：man其实能为命令（普通命令、管理命令）、程序的配置文件格式、系统调用、库调用、游戏及其他不便归类的文件提供帮助手册

    /usr/share/man

                      man1，man2，……

    man命令的分段机制：

    1：用户命令：

    2：系统调用

    3：C库调用

    4：设备文件及特殊文件

    5：文件格式（配置文件格式）

    6：游戏使用帮助

    7：杂项

    8：管理命令及守护进程

并非每个命令在所有章节下都有手册，

查看某关键字在那些段落有使用帮助

   whatis Keyword 精确查找

   提示：如果whatis的数据库尚未生成，可以使用makewhatis手动进行             

             旧版的 Linux 这个指令是使用 makewhatis！CentOS7使用 mandb 了！

   man -k Keyword 模糊查找

man -M /path/to/somedir：到指定目录下查找命令手册并打开

man的文件在：/usr/share/man

3、很多应用程序自带有帮助文档：/usr/share/doc/

README：程序的相关信息

INSTALL：安装帮助

CHANGES：版本迭代时的改动信息

4、info 命令：获取在线文档

5、主流发行版官方文档

     http://www.redhat.com/doc

6、程序官方的文档

      官方站点上的“Document”

7、google：

       linux filetype：ppt 特定格式文件

       keyword site:magedu.com  在特定网页内搜素

Linux基础目录名称及功能规定

/bin：所有用户可用的基本命令程序文件

/sbin：供系统管理使用的工具程序文件

————————————————————————————

            存放为了保证操作系统正常运行而提供的可执行程序

            /usr/bin

            /usr/sbin

————————————————————————————

            用来存放第三方软件的程序

            /usr/local/bin

            /usr/local/sbin

/boot：引导加载器必须用到的各静态文件：kernel、initramfs（initrd）、bootloader（grub）

/dev：存储特殊文件或设备文件

            设备有两种类型：字符设备（线性设备，有时序）、块设备（随机设备，可以任意访问）                    

/etc：系统程序的配置文件 ，只能为静态

        /etc/sysconfig：系统级别的配置文件

        /etc/init.d：系统服务脚本

/home：普通用户，默认在/home下有一个与其名称同名目录，作为用户的家目录

/root：管理员的家目录

/lib：为系统启动或根文件系统上的应用程序（/bin，/sbin等）提供共享库，以及为内核提供内核模块

        libc.so.*：动态链接的C库

        ld*：运行时链接器/加载器

        modules：用于存储内核模块的目录

/lib64：64位系统特有的存放64位共享库的路径

/media：专用的挂载位置，通常用来挂载便携式设备。（cdrom，floopy等）

/mnt：专用挂载位置，挂载额外的存储设备。

/misc：备用目录

/opt：早期附加应用程序的安装位置：

/proc：基于内存虚拟文件系统（关机后就没了），用于为内核及进程存储运行时的相关信息，他们多为内核参数，例如：net.ipv4.ip_forward（参数的值就是这个文件的内容），虚拟为net/ipv4/ip_forward，存储于/proc/sys/net/ipv4/ip_forward

/sys：sysfs虚拟文件系统提了一种比proc更为理想的访问内核数据的途径，主要作用在于为管理Linux设备提供一种统一的模型接口（伪文件系统，系统级别的，用于配置外围设备特性的参数。）

详见：www.ibm.com/developerworks/cn/linux/l-cn-sysfs

/srv：当前主机为服务提供的数据

/tmp：存取临时文件的目录，可供所有用户使用，有特殊权限，默认存放30天

/usr：usr Hierarchy， shared 所有遵循协议的系统都可以使用，readonly 只读

          bin，sbin

          lib，lib64

          /usr/include：C程序头文件

          share：命令手册页和命令自带文档等架构特有的文件的存储位置

          local：又一个层级目录                    

          X11R6：XWindow程序的安装位置

          src：程序源码文件的存储位置

/usr/local：Local hierarchy，让系统管理员安装本地应用程序（为了与系统原有程序不冲突，而装在一个新的目录下），也通常用与安装第三方程序

          在这个路径下也同样拥有类似/usr下的目录

          bin、sbin、etc、include、man、share、src等

/var：存储常发生变化的数据目录