读书笔记之《Ubuntu Linux操作系统》

文|Seraph

一、Ubuntu安装与基本使用

1. Linux是一种起源于UNIX，以可移植操作系统接口（Portable Operating System Interface, POSIX）标准为框架发展起来的开放源代码的操作系统。
2. GNU是“GNU‘s Not UNIX”的递归缩写，其含义是开发出一套与UNIX相似而不是UNIX的系统。
3. GNU包含以下三个协议条款：

• GNU通用公共许可证（GNU General Public License, GPL)
• GNU较宽松公共许可证（GNU Lesser General Public License, LGPL）
• GNU自由文档许可证（GNU Free Documentation License, GFDL）
  1991年，Linus Torvalds按照GPL条款发布了Linux。

4. Windows系列操作系统采用为内核体系结构，模块化设计，将对象分为用户模式层和内核模式层。
   Linux操作系统是采用但内核模式的操作系统，内核代码结构紧凑，执行速度快。
5. linux内核版本
   [主版本].[次版本].[修改版本]-[附版本]
   次版本表示内核类型，偶数说明稳定的产品版本，奇数说明是开发中的实验版本。
6. Window系统一般磁盘从C开始分配，因为A和B表示软盘。
7. 初次使用Ubuntu系统，如果要使用root用户，需要使用sudo passwd root给root添加密码。
8. 如软件安装包下载失败，可以在软件和更新中变更软件源。

二、图形界面与命令行

1. Linux图形架构

   
   Linux图形架构
2. Ctrl+Alt+T打开仿真终端窗口
3. Ctrl+Alt+Fn切换控制台界面，linux系统允许用户同时打开6个虚拟控制台（tty1～tty6）。
4. Shell是用户和系统交互的接口
   Ubuntu默认使用的Shell程序是bash
5. 正则表达式

• 通配符

符号	含义
*	表示任何字符串
?	表示任何单个字符
[]	表示一个字符序列
!	在[]中使用！表示排除其中任意字符
^	只在一行的开头匹配字符串
$	只在行尾匹配字符串

• 模式表达式
  模式表达式是那些包含一个或多个通配符的字符串，各模式之间以竖线（|）分开

符号	含义
*	匹配任意多个模式
+	匹配1个或多个模式
?	匹配模式表中任何一个模式
@	仅匹配模式表中一个给定模式
!	除了给定模式表中的一个模式之外，它可以匹配其他任何字符串

6. Shell中的特殊字符

• 单引号括起来的字符串视为普通字符串
• 双引号括起来的的字符串，除$、\、单引号和双引号仍然作为特殊字符并保留其特殊功能外，其他都视为普通字符对待
• 反单引号括起来的字符串被Shell解释为命令行

7. 环境变量

环境变量	含义
PATH	可执行命令的搜索路径
HOME	用户主目录
LOGNAME	当前用户的登录名
HOSTNAME	主机名
PSI	当前命令提示符
SHELL	用户当前的Shell

8. 一个命令行中使用多个命令，用；隔开；
   用 \表示命令行持续到下一行。
9. Ctral+D结束输入符
   Ctrl+C强制中断

三、用户与组管理

1. Ubuntu初始使用时，root没有密码的，所以不能使用su root切换，但是可以使用sudo su root命令。
2. UID，root账户的UID为0，系统账户的UID的范围为1～499，还包括65534，常规用户的UID默认从1000开始顺序编号。
3. GID，root组的GID为0，系统组的GID的范围为1～499，自定义组由管理员创建，GID默认从1000开始。
4. 一个用户可以同时属于多个组，其中某个组为该用户的主要组，其他组为该用户的次要组。
5. Linux用户账户的其相关信息（除密码外）均存放在/etc/passwd配置文件中
   每条信息格式含义如下：
   账户名:密码:UID:GID:注释:主目录:Shell
   如果要禁用某个账户，可以在passwd文件中该账户记录行前加*。
6. 账户密码信息保存在/etc/shadow中，且密码都是由MD5加密后保存的。
   每条密码信息格式含义如下：
   账户名:密码:最近一次修改:最短有效期:最长有效期:过期前警告器:过期日期:禁用:保留用于未来扩展
   日期格式从1970年1月1日到修改日期的天数。
7. 组账户配置文件/etc/group
   信息格式如下：
   组名:组密码:GID:组成员列表
   该文件中，用户的主要组不会将该用户自己作为成员列出。
8. 组密码配置文件/etc/gshadow
   信息格式如下：
   组名:加密后的组密码:组管理员:组成员列表
9. 安装“用户与组”管理命令
   sudo apt install gnome-system-tools
10. 文本分析工具awk
    如下命令可以列举出passwd文件中所有用户
    awk -F':' '{print $1}' /etc/passwd
11. 添加用户账户useradd
    用法格式：
    useradd [选项] <用户名>
    对于没有指定选项的情况，系统将根据/etc/default/useradd配置文件中的定义为新建用户账户提供默认值。
    -D选项用于显示默认的useradd配置。
    相似命令：adduser
12. 管理用户账户密码passwd
    用法格式：
    passwd [选项] <用户名>
13. 修改用户账户usermod
    用法格式：
    usermod [选项] <用户名>
14. 更该用户的个人信息chfn
    用法格式：
    chfn [选项] <用户名>
15. 删除用户userdel
    用法格式：
    userdel [-r] <用户名>
    如果选择-r，则在删除该账户的同时，一并删除该账户对应的主目录和邮件目录。
    相似命令：deluser
16. 创建组账户命令groupadd
    用法格式：
    groupadd [选项] <组名>
    相似命令：addgroup
17. 修改组账户命令groupmod
18. 删除组账户命令groupdel
    相似命令：delgroup
19. 显示某用户所属的全部组命令groups
    如果没有指定用户，则显示当前用户。
20. 向组中添加或删除用户命令gpasswd
    相似命令：adduser deluser
21. 查看用户信息命令id
22. 查看的登录用户命令who
23. 查看系统的历史登录情况命令last

四、文件与目录管理

1. 特殊目录符号

符号	含义
. 或 ./	当前目录
.. 或 ../	上一层目录
~	当前用户的主目录

2. FHS(Filesystem Hierarchy Standard)规范

目录	存放内容
/bin	存放用于系统管理维护的常用实用命令文件
/boot	存放用于系统启动的内核文件和引导装载程序文件
/dev	存放设备文件
/etc	存放系统配置文件
/home	各个用户的主目录
/lib	存放动态连接共享库
/media	为光盘软盘等设备提供的默认挂载点
/mnt	为某设备提供的默认挂载点
/root	root用户主目录
/proc	系统自动产生的映射文件
/sbin	存放系统管理员或者root用户使用的命令文件
/usr	存放应用程序和文件
/var	保持经常变化的内容，如系统日志、打印

3. 文件结构：索引节点（包含文件权限/所有者/大小等信息）+数据
4. 文件类型：普通文件、目录文件、设备文件、链接文件

• 目录文件：当文件添加到一个目录中时，该目录的大小会增加，当删除文件时，目录的尺寸并未减少，内核对该目录项做上特殊标记，以便下次添加一个文件时重新使用它；
• 链接文件：分为符号链接（类似Windows快捷方式）和硬链接（对原文件的建立的别名，无法区分硬链接与原文件）

5. Linux将文件访问者身份分为：所有者（owner）、所属组（group）、其他用户（others）。
   文件访问权限：读（read）、写（write）、执行（execute）。
6. ls -l执行后文件信息格式如下
   rwxr-xr-x 2 liushupeng liushupeng 4096 Dec 28 2018 Videos
文件权限 链接 所有者 所属组 容量 修改日期 文件名
   第一列的文件权限含义：
   字符1：文件类型（d表示目录，-表示文件，l表示链接文件，b表示块设备文件，c表示字符设备文件）
   字符2~4：所有者权限（r表示读，w表示写，x表示执行）
   字符5~7：所属组权限
   字符8~10：其他用户的权限
7. 文件权限数字表示法：r(4) w(2) x(1)
8. umask命令查询默认文件访问权限掩码

五、磁盘存储管理

1. MBR分区格式，一个磁盘最多4个主分区，最多16个分区（全分成逻辑分区的情况下）
2. GPT分区格式，磁盘最多可以创建128个主分区
3. 扩展分区下的逻辑分区从5开始命名
4. Linux分区作用：比如/boot分区，单独给他挂载分区的话，当根分区出了问题，linux也依然能启动
5. swap一般建议为物理内存的2~2.5倍
6. 磁盘管理工具：fdisk、parted
7. 创建文件系统命令：mkfs
8. 查询文件系统的UUID命令：blkid
9. 设置和清除文件系统的UUID命令：tune2fs
10. 目录挂载命令：mount
11. 查询磁盘占用情况命令：df
12. 查询文件和目录的磁盘使用情况命令：du
13. 磁盘分区工具：Gparted
14. 备份和恢复命令：dump、restore
15. 光盘刻录：cdrecord
16. 镜像生成：mkisofs

六、软件包管理

1. 常见的软件包格式：
   RPM(RedHat Package Manager)，已成为目前Linux各发行版中应用最广泛的软件包格式，使用rpm工具来管理；
   Deb(Debian packager)，是Debian和Ubuntu系列发行版本使用的软件包格式，使用dpkg命令进行管理。
   使用这两种包管理都需要自己考虑软件包依赖性。

2. 高级软件包管理工具：
   Yum(Yellow dog Updater, Modified)是基于RPM包的软件包管理；
   APT(Advanced Packaging Tools是Debian及派生发行版的软件包管理器。
   使用这两种高级软件包管理器，可以自动处理依赖性关系。但如果安装过程中由于兼容问题、安装源等问题停止，则需要用户自己来解决软件依赖问题。

3. PPA(Personal Package Archive)是个人软件包档案，Ubuntu官方仓库收录的软件比较正式，版本也就相对滞后，PPA则可以第一时间体验到最新版本软件。
   PPA维护网站地址launchpad.net
   添加PPA源命令：add-apt-repository ppa:user/ppa-name
   删除PPA源命令： add-apt-repository -r ppa:user/ppa-name
   添加PPA源后记得更新软件更新列表，再安装。

4. Ubuntu的 /var/lib/apt/lists目录存放的是已经下载的各软件源的元数据；
   var/lib/dpkg/states目录存放的是Ubuntu软件中心和APT安装和卸载软件的信息。
   软件更新器通过比较这两个目录信息来判断是否更新。

5. apt-cache 查询软件包
   apt-cache pkgnames列出当前所有可用的软件包
   apt-cache search xxx搜索包含xxx名字的所有软件
   apt-cache show 软件包名查看指定名称的软件包的详情
   apt-cache depends 软件包名查看软件包所依赖的软件包
   atp-cache rdepends 软件包名查看软件包被哪些软件包所依赖
   apt-cache showpkg 软件包名查看软件包的依赖关系信息
   apt-cache policy 软件包名显示软件包的安装状态和版本信息

6. apt-get 操作软件包

子命令	说明
apt-get update	获取最新的软件包列表，同步/etc/apt/sources.list和/etc/apt/sources.list.d中列出的源的索引
apt-get upgrade	更新当前系统中所有已安装的软件包，并同时更新这些软件包所依赖的软件包
apt-get install	下载、安装软件包并自动解决依赖关系
apt-get remove	卸载指定的软件包
apt-get autoremove	自动卸载所有未使用的软件包
apt-get purge	卸载指定的软件包及其配置文件
apt-get source	下载软件包的源代码
apt-get clean	清理已下载的软件包，实际上是清理/var/cache/apt/archives目录中的软件包
apt-get autoclean	删除已卸载的软件的软件包备份

• APT会将下载的Deb包缓存在硬盘上的目录/var/cache/apt/archives下

7. 升级的最新版本来源于/etc/apt/sources.list列表中给出的安装源，另外与该文件功能相同的是/etc/apt/sources.list.d/目录下的.list文件。
   sources.list文件软件源记录信息含义：
   eg. deb http://us.archive.ubuntu.com/ubuntu/ trusty-backports main restricted universe multiverse
   第1个字段用于指示软件包的类型；
   第2个字段定义URL，表示提供软件源的CD-ROM、HTTP或FTP服务器的URL地址；
   第3个字段定义软件包的发行版本或分类，用于帮助APT命令遍历软件库。这些字段是用空格隔开的字符串，每个字符串分别对应相应的目录结构。如下：
   main Canonical支持的开源软件，大部分都是从这个分支获取的；
   universe 社区维护的开源软件
   restricted由设备生产商专用的设备驱动软件
   multiverse受版权或者法律保护的相关软件
   security重要的安全更新
   updates推荐的一般更新
   proposed预览版的更新
   backports无支持的更新，这种更新一般存在一些bug
   这些信息实际上指向的是http:archive.ubuntu.com/ubuntu/下dists目录。
   如要修改sources.list文件，需记得先使用cp命令备份一下文件

8. 新立得界面软件包管理器(Synaptic Package Manager)安装apt-get install synaptic

9. 使用alien可以将.rpm格式转换为.deb。

10. .run与.bin下载以后，给文件添加执行软件，安装即可
    chmod +x 文件名.run
    通常安装目录下回提供反安装脚本uninstall，如没有则会提供维护工具，例如QT的MaintenanceTool。

11. 使用源码安装比较复杂，再说。。。

七、系统高级管理

1. 静态查询进程命令ps。
   常用命令ps -aux显示的部分列信息含义如下：
   VSZ表示占用虚拟内存的数量
   RSS表示驻留内存的数量
   TTY表示进程的控制终端(?表示与控制终端没有关联)
   STAT表示进程运行状态(R准备就绪 S可中断的休眠状态 D不可中断的休眠状态 T暂停执行 Z不存在但暂时无法消除 W无足够内存页面可分配 <高优先级 N低优先级 L内存页面被锁定 s创建会话的进程 1多线程进程 +前台进程组）

2. 动态查询进程命令top，按空格键立即刷新。
   部分列信息含义如下：
   PR表示优先级
   NI表示nice值(负值表示高优先级，正值表示低优先级）
   VIRT表示进程使用的虚拟内存总量(单位kb)
   RES表示进程使用的、未被换出的物理内存大小(单位kb)
   SHR表示共享内存大小
   S表示进程状态

3. 进程管理

• 进程终止键 Ctrl+Z
• 结束进程命令 kill（killall）
• 设置进程优先级 nice；调整进程优先级 renice

4. 系统启动
   GRUB配置文件/boot/grub/grub.cfg，该文件是由grub-mkconfig命令根据/etc/grub.d中的模板和/etc/default/grub中的设置自动生成的。
   所以我们编辑/etc/default/grub后，输入update-grub命令后修改内容便会自动更新至/boot/grub/grub.cfg文件中。

5. Ubuntu运行级别
   Linux标准的运行级别从0~6，Debian系列的Linux版本一般讲运行级别2作为默认启动的级别。
   Ubuntu与Redhat的运行级别如下：

级别	Ubuntu	Redhat
0	关机(halt)	关机
1	单用户模式。以root身份开启一个虚拟控制台，主要用于管理员维护系统	同Ubuntu
2	带显示器(GUI)的完整多用户模式	多用户模式，不支持NFS。除不启动网络功能外，级别与3相同
3	带显示器(GUI)的完整多用户模式	完整多用户模式。允许所有用户登录，拥有完整的功能，但是以文本模式进入系统
4	带显示器(GUI)的完整多用户模式	保留。用户自定义环境
5	带显示器(GUI)的完整多用户模式	X11图形模式。与级别3功能一样，拥有完整功能，以图形界面模式进入系统
6	重启	重启

6. Ubuntu现在采用Upstart与System V initialzation启动服务。

7. Linux使用Internet网络服务文件/etc/services来定义网络服务名和它们对应使用的端口号及协议。
   Linux系统的端口范围为0~65535，分为三个不同意义的范围：

• 公认端口(端口0~1023)
• 已注册端口(端口1024~49151)，分配给用户进程或应用程序
• 动态或私有端口，又称临时端口

8. Ubuntu会将服务的启动脚本存放在/etc/init.d目录下。
   Ubuntu将各个运行级别对应的脚本文件存放在/etc/rcn.d目录中。这些目录下存放的是指向/etc/init.d目录中脚本程序的符号链接。
   命名规则为：S表示启动，K表示停止，后面接的数字表示执行顺序。

9. 从所有运行级别中删除指定服务的启动项
   update-rc.d -f 服务名 remove
   向所有运行级别中添加指定服务的启动项
   update-rc.d -f 服务名 defaults

10. 使用Linux服务启动脚本管理服务语法：
    /etc/init.d/服务启动脚本名 {start|stop|status|restart|reload|force-reload}
    其中reload指不重新启动服务的前提下加载该服务的配置文件。
    也可使用service命令来替代脚本的全路径。
    service 服务启动脚本名 {start|stop|status|restart|reload|force-reload}

11. 配置服务启动状态
    其它Linux发行版通常使用chkconfig工具来配置服务启动状态，Ubuntu可以使用sysv-rc-conf工具：

• sysv-rc-conf --list命令将显示所有服务各个运行级别(1-6)的启动状态。
• sysv-rc-conf 服务名 <on|off> 启动或关闭某项指定服务
• sysv-rc-conf --level <运行级别列表> 服务名 <on|off> 设置指定运行级别中服务的启动状态
  亦可以使用update-rc.d配置服务：
• update-rc.d [-f] 服务名 disable|enable [S|2|3|4|5]

12. 自动化周期任务配置

• 使用/etc/crontab定义系统级周期性任务
• 使用/etc/cron.d添加指定时间计划任务
• 使用crontab [-u 用户名] [-e|-l|-r]，该命令生成的cron调度文件位于/var/spool/cron/crontabs目录下

13. 一次性任务配置at（batch类似）

• at 时间参数
• atq查看为未执行的at任务
• atrm 序号删除指定的at作业
  其中时间参数格式如下：
• HH:MM 时刻
• MMDDYY、MM/DD/YY、MM.DD.YY 日期格式
• 月日年英文格式(例如：January 15 2018)
• 特定时间(midnight表示12:00 AM、noon 12:00PM、 teatime 4:00 PM)
• now + n[minutes/hours/days/weeks] 从现在开始多少时间可以执行

14. 系统日志管理
    一些Linux版本采用的是syslog工具，日志配置文件是/etc/syslog.conf
    而Ubuntu采用的是rsyslog工具，日志配置文件为/etc/rsyslog.conf，并且将所有配置文件放置/etc/rsyslog.d目录下，默认的是/etc/rsyslog.d/50-default.conf。
    每天信息配置格式：
    信息来源.优先级 处理方式

• 信息来源如下

信息来源	说明	信息来源	说明
authpriv	安全/授权	mail	电子邮件系统
cron	at或cron定时执行	news	网络新闻系统
daemon	守护进程	syslog	syslogd内部
ftp	ftp守护进程	user	一般用户级别
kern	内核	uucp	UUCP系统
lpr	打印系统	localN	保留

• 优先级

优先级	说明	优先级	说明
debug	调试排错信息，仅对程序开发人员有用	err	一般的错误信息
info	一般信息，可以忽略	crit	关键状态信息
notice	正常提示信息	alert	需特别注意的警报信息，一般要迅速更正
warn	可能是由问题的警告信息	emerg	最严重，紧急状况，一般是系统不可用

15. 大部分日志文件放置在/var/log目录心中。

八、Ubuntu桌面应用

1. FileZilla
2. GIMP图像处理
3. Inkscape矢量图像编辑器
4. Dia图表编辑器
5. VLC媒体播放
6. Audacity音频编辑工具
7. Openshot视频编辑工具
8. LibreOffice组件：Writer(文本文档 .odt)、Cacl(电子表格 .ods)、Impress(演示文稿 .odp)、Draw(绘图 .odg)、Math(公式 .odf)、Base(数据库 .odb)

九、Shell编程

1. HelloWorld示例

#!/bin/bash
echo "Hello World!"
echo -n “当前日期和时间”
date
echo "当前登录用户名：`whoami`"

其中#!/bin/bash表示使用的Shell解析器是bash
echo命令用来显示提示信息，参数-n表示在显示信息时不自动换行
反引号用于命令转换，所以执行whoami命令

2. 包含外部脚本文件用法
   . 脚本文件名
   或
   source 脚本文件名

3. 执行Shell脚本方式

• 给脚本文件添加执行权限后，直接运行
• 指定Shell执行
  bash 脚本名称 [参数]
• 重定向到Shell脚本
  bash < 脚本名

4. 调试Shell脚本
   bash [选项] 脚本名

• -v -x选项都是允许用户查看Shell程序的读入和执行，不同的是-v打印的是命令行的原始内容，而-x打印的是替换后的命令行内容。

5. Shell变量类型分三种：

• 用户自定义
• 环境变量
• 内部变量，如下表

内部变量	说明
$0	当前脚本的文件名
$n	传递给脚本或函数的参数。n表示第几个参数，当参数超过10时，用{}界定
$#	传递给脚本或函数的参数个数
$*	传递给脚本或函数的所有参数
$@	传递给脚本或函数的所有参数。被双引号包含时，会将各个参数分开输出
$?	上个命令的退出状态或返回值
$$	当前Shell进程ID

可以使用set [参数列表]为位置参数重新赋值。

6. printf命令格式
   printf 格式字符串 [参数列表...]

7. echo输出显示
   单引号字符串不进行转义。

8. 变量值读取
   read 变量

• -p用于定义提示语句
• -n用于设置最大读取长度

9. 变量替换

• ${var} 替换为变量本来的值
• ${var:-word} 如果变量var为空或已被删除，则返回word，但不改变var的值
• ${var:=word}如果变量var为空或已被删除，则返回word，并将var值设置为word
• ${var:?message} 如果变量var为空或已被删除，则将消息message发送至标准错误输出
• ${var:+word} 如果变量var被定义，则返回word，但不改变var的值

10. 数组

• 定义 myarray=(A B C D)
• 读取 ${myarrsy[下标]}
• 读取所有 ${myarrsy[*]} 或 ${myarrsy[@]}
• 读取元素个数 ${#myarrsy[@]}
• 读取数组单个元素长度 ${#myarrsy[n]}

11. 表达式

• expr 表达式
• 需要计算如：val=${5+3}或let val=5+3

12. 逻辑表达式

• test 逻辑表达式或[ 逻辑表达式]

13. 整数关系云算法

• -eq 相等
• -ne 不相等
• -gt 大于
• -lt 小于
• -ge 大于等于
• -le 小于等于

14. 字符检测云算法

• = 检测两个字符是否相等
• != 检测两个字符是否不相等
• -z 检测字符是否长度是否为0
• -n 检测字符长度是否不为0

15. 文件测试运算符

文件测试运算符	含义
-b	检测文件是不是块文件
-c	检测文件是不是字符设备文件
-d	检测文件是不是目录
-f	检测文件是不是普通文件
-g	检测文件是不是设置了SGID位
-k	检测文件是否设置了粘着位
-p	检测文件是不是具体管道
-u	检测文件是否设置了SUID位
-r	检测文件是否可读
-w	检测文件是否可写
-x	检测文件是否可执行
-s	检测文件是否为空
-e	检测文件或目录是否存在

16. 布尔运算

• -a 与运算
• -o 或运算
• ! 非运算

17. if语句

if [ 条件表达式1 ]
then
  语句序列1
elif [ 条件表达式2 ]
then
  语句序列2
else
  语句序列3
fi

18. case语句

case 值 in
模式1)
  语句序列1
;;
模式2)
  语句序列2
;;
......
模式n)
  语句序列n
;;
*)
  其它语句序列
esac

18. while语句

while 测试条件
do
  语句序列
done

19. until语句

until 测试条件
do
  语句序列
done

20. for语句

for 变量 [in 列表]
do
  语句序列
done

21. break、continue语句
    break [n]表示跳出几层循环。

22. exit语句
    exit [n]n是设定的退出值。

23. 函数定义和调用

[function] 函数名()
{
  命令序列
  [return 返回值]
}

直接使用函数名即能调用函数。

十、C/C++编程

1. Emacs编辑器

后面两章为JAVA、Android开发和LAMP平台与PHP开发环境的搭建，暂时不需要，就不记录了。