开启你的Linux之旅

### 开启你的 Linux 之旅 #### 1. Linux 起源与基础概念 Linux 的故事始于 1991 年，当时芬兰赫尔辛基大学的计算机科学学生 Linus Torvalds 将编写一个免费操作系统作为业余爱好。谁能想到，这个业余项目后来成为了历史上最大的开源项目，这个免费操作系统就是 Linux。 - **开源与闭源** - **开源项目**：其源代码可供公众查看和编辑的软件项目。在 Linux 的语境中，源代码就是构建 Linux 操作系统的编程代码。 - **闭源项目**：源代码不向公众开放查看和编辑的软件项目，例如 Microsoft Windows 就是典型的闭源项目。 - **操作系统与内核** - **操作系统**：管理计算机资源（如内存和磁盘空间），并允许计算机硬件和软件相互通信的软件程序。常见的操作系统有 Linux、Android、macOS、Microsoft Windows、Apple iOS、BlackBerry 等。 - **内核**：操作系统的核心部分，负责组织对系统资源（如 CPU、内存和磁盘）的访问。 - **Linux 发行版** 由于 Linux 是开源的，许多个人和组织对 Linux 内核及其他组件进行修改，开发和定制出适合自己需求的 Linux 版本，这些版本被称为发行版（distributions，简称 distros）。目前有数百种 Linux 发行版，你可以访问 [www.distrowatch.com](www.distrowatch.com) 查看完整列表及它们的流行度排名。例如，Scientific Linux 包含许多预装的科学应用程序，深受科学家们的喜爱。 #### 2. Linux 的现状与未来 1991 年的 Linux 还只是个“婴儿”，但如今它已发展壮大并广受欢迎。如今，全球超过 90% 的顶级超级计算机由 Linux 提供支持。你可能在不知不觉中已经使用 Linux 多年，比如使用 Android 智能手机，因为 Android 就是一个 Linux 发行版。 政府服务器大多运行 Linux，因此许多政府技术岗位要求应聘者具备 Linux 技能。像 Amazon、eBay、PayPal、Walmart 等大公司也依赖 Linux 运行其先进复杂的应用程序。此外，超过 75% 的云解决方案运行 Linux，Linux 在云计算领域占据主导地位。 未来，Linux 的前景更加光明。像 Lexus 和 Toyota 等著名汽车制造商正在采用 Automotive Grade Linux (AGL) 等 Linux 技术。Linux 还运行在许多嵌入式设备上，是 Raspberry Pi、Beagle Bone 等微控制器的核心。甚至有些洗衣机也运行 Linux。 #### 3. 安装 Linux 虚拟机 有多种方法可以安装 Linux 系统，这里推荐以虚拟机的方式安装，因为双启动 Linux 和 Windows 的方法对初学者不太友好，安装过程中的任何错误都可能导致严重问题。 安装 Linux 虚拟机的步骤如下： 1. **安装 VirtualBox（或 VMware Player）**：VirtualBox 是一个跨平台的虚拟化应用程序，可用于创建虚拟机。它是免费的，支持 macOS、Windows 和 Linux。你可以通过 Google 搜索“VirtualBox download”下载，也可以直接访问 [www.virtualbox.org/wiki/Downloads](www.virtualbox.org/wiki/Downloads) 下载。 2. **下载 Linux 发行版的 ISO 镜像**：这里推荐使用 Ubuntu，它是初学者中最受欢迎的 Linux 发行版之一。你可以从 [www.ubuntu.com/download/desktop](www.ubuntu.com/download/desktop) 下载最新的 Ubuntu LTS（长期支持）版本。 3. **打开 VirtualBox 并开始安装过程**： - 打开 VirtualBox 后，从菜单栏选择“New”。 - 选择新虚拟机的名称和类型。 - 点击“Continue”，选择分配给虚拟机的内存大小，建议至少 2GB。 - 确保选中“Create a virtual hard disk now”，然后点击“Create”。 - 选择 VDI（VirtualBox Disk Image）作为硬盘文件类型，然后点击“Continue”。 - 选择“Dynamically allocated”，然后点击“Continue”。 - 选择虚拟机的硬盘大小，建议 10GB 或更高。 - 点击“Create”完成虚拟机的创建。 - 点击绿色的“Start”按钮启动虚拟机，选择之前下载的 Ubuntu ISO 镜像，然后点击“Start”启动 Ubuntu 安装程序。 - 选择“Install Ubuntu”，选择语言和键盘布局，然后接受默认设置。 - 创建新用户，建议使用用户名“elliot”，方便后续操作。 - 点击“Continue”开始系统安装，安装过程需要几分钟时间。 - 安装完成后，重启虚拟机，可能需要移除安装介质（通过选择“Devices -> Optical Drives -> Remove disk from virtual drive”）。 - 最后，你将看到登录屏幕，输入密码即可进入 Linux 系统。 除了使用 VirtualBox 安装虚拟机，你还可以在 AWS（Amazon Web Services）或 Microsoft Azure 上创建 Linux 虚拟机。 #### 4. 终端与 Shell 图形用户界面（GUI）操作简单，你可以轻松上网、打开浏览器等。但要成为 Linux 高级用户，你需要熟练使用 Linux 命令行界面（CLI）。 - **终端模拟器（Terminal Emulator）**：模拟物理终端（控制台）的程序，与 Shell（命令行界面）进行交互。 - **Shell**：命令行解释器，负责处理和执行命令。 打开终端的方法有两种：点击 Dash 搜索“Terminal”，或使用快捷键“Ctrl + Alt + T”。打开终端后，输入“date”命令并按回车键，你将看到当前的日期和时间。这是因为 Shell 在后台执行了“date”命令，并将结果显示在终端上。 如果你输入无意义的命令，会得到“command not found”错误，例如： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ blabla blabla: command not found ``` #### 5. 常用 Linux 命令 - **显示日期和日历** - `date`：显示当前日期和时间。 - `cal`：显示当前月份的日历。 - `cal 2022`：显示 2022 年的完整日历。 - `cal feb 1993`：显示 1993 年 2 月的日历。 - **清屏与系统信息** - `clear`：清除终端屏幕上的输出。 - `lscpu`：显示 CPU 架构信息。 ``` elliot@ubuntu-linux:-$ lscpu Architecture: x86_64 CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit Byte Order: Little Endian CPU(s): 1 On-line CPU(s) list: 0 Thread(s) per core: 1 Core(s) per socket: 1 Socket(s): 1 NUMA node(s): 1 Vendor ID: GenuineIntel CPU family: 6 Model: 61 Model name: Intel(R) Core(TM) i5-5300U CPU @ 2.30GHz Stepping: 4 CPU MHz: 2294.678 BogoMIPS: 4589.35 Hypervisor vendor: KVM Virtualization type: full L1d cache: 32K L1i cache: 32K L2 cache: 256K L3 cache: 3072K NUMA node0 CPU(s): 0 Flags: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr ``` - `uptime`：检查系统运行时间，同时显示当前时间、当前登录用户数量以及过去 1、5 和 15 分钟的系统负载平均值。 ``` elliot@ubuntu-linux:-$ uptime 18:48:04 up 4 days, 4:02, 1 user, load average: 0.98, 2.12, 3.43 ``` | 输出内容 | 含义 | | --- | --- | | 18:48:04 | 当前时间 | | up 4 days, 4:02 | 系统已运行 4 天 4 小时 2 分钟 | | 1 user | 当前只有一个用户登录 | | load average: 0.98, 2.12, 3.43 | 过去 1、5 和 15 分钟的系统负载平均值 | 系统负载是指 CPU 在给定时间内执行的工作量，负载平均值是在 1、5 和 15 分钟内计算的平均系统负载。根据负载平均值，我们可以得出以下结论： - 负载平均值为 0.0 表示系统处于空闲状态。 - 如果 1 分钟负载平均值高于 5 或 15 分钟平均值，则表示系统负载正在增加。 - 如果 1 分钟负载平均值低于 5 或 15 分钟平均值，则表示系统负载正在减少。 - **系统操作与信息查询** - `reboot`：重启系统。 - `pwd`：打印当前工作目录的名称。默认情况下，登录 Linux 系统后，当前工作目录是用户的主目录（/home/your_username）。 - `ls`：列出当前工作目录的内容。 - `passwd`：更改用户密码。 - `hostname`：显示系统的主机名。 - `free`：显示系统的内存使用情况，默认以千字节为单位。可以使用 `-h` 选项以人类可读的格式显示： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ free -h total used free shared buff/cache available Mem: 3.9G 1.8G 516M 67M 1.6G 1.7G Swap: 947M 0B 947M ``` - `df`：显示系统的磁盘空间使用情况，同样可以使用 `-h` 选项以人类可读的格式显示： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ df -h Filesystem Size Used Avail Use% Mounted on udev 1.9G 0 1.9G 0% /dev tmpfs 395M 1.6M 393M 1% /run /dev/sda1 20G 6.7G 12G 36% / tmpfs 2.0G 57M 1.9G 3% /dev/shm tmpfs 5.0M 4.0K 5.0M 1% /run/lock tmpfs 2.0G 0 2.0G 0% /sys/fs/cgroup /dev/loop0 90M 90M 0 100% /snap/core/6130 tmpfs 395M 28K 395M 1% /run/user/121 tmpfs 395M 48K 395M 1% /run/user/1000 ``` - `echo`：在终端上打印一行文本，例如： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ echo Cats are better than Dogs! Cats are better than Dogs! ``` - `history`：显示你在终端上运行过的所有命令的历史记录。如果你想重新运行某个命令，可以使用 `!` 加上该命令在历史记录中的编号，例如： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ history 1 date 2 blabla 3 cal 4 cal 2022 5 cal feb 1993 6 clear 7 lscpu 8 uptime 9 reboot 10 pwd 11 ls 12 passwd 13 hostname 14 free 15 free -h 16 free --human 17 df 18 df -h 19 echo Cats are better than Dogs! 20 history elliot@ubuntu-linux:-$ !7 lscpu Architecture: x86_64 CPU op-mode(s): 32-bit, 64-bit Byte Order: Little Endian CPU(s): 1 On-line CPU(s) list: 0 Thread(s) per core: 1 Core(s) per socket: 1 Socket(s): 1 NUMA node(s): 1 Vendor ID: GenuineIntel CPU family: 6 Model: 61 Model name: Intel(R) Core(TM) i5-5300U CPU @ 2.30GHz Stepping: 4 CPU MHz: 2294.678 BogoMIPS: 4589.35 Hypervisor vendor: KVM Virtualization type: full L1d cache: 32K L1i cache: 32K L2 cache: 256K L3 cache: 3072K NUMA node0 CPU(s): 0 Flags: fpu vme de pse tsc msr pae mce cx8 apic sep mtrr ``` 你还可以使用上下箭头键在命令历史记录中滚动。 - **内核信息查询** - `uname`：显示系统的内核信息。不带任何选项时，只打印内核名称： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ uname Linux ``` - `uname -v`：打印当前内核版本信息。 ``` elliot@ubuntu-linux:-$ uname -v #33-Ubuntu SMP Wed Apr 29 14:32:27 UTC 2020 ``` - `uname -r`：打印当前内核发行版信息。 ``` elliot@ubuntu-linux:-$ uname -r 5.4.0-29-generic ``` 通过以上内容，你已经对 Linux 有了初步的了解，掌握了一些基本概念和常用命令。希望你能在 Linux 的世界中继续探索，发现更多的乐趣和实用技巧！ ### 开启你的 Linux 之旅 #### 6. 命令选项的使用规则 在 Linux 中，大多数命令都有选项可以改变其默认行为。命令选项通常以单连字符（-）或双连字符（--）开头。使用缩写的选项名时用单连字符，使用完整的选项名时用双连字符。例如 `free` 命令： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ free -h total used free shared buff/cache available Mem: 3.9G 1.8G 516M 67M 1.6G 1.7G Swap: 947M 0B 947M elliot@ubuntu-linux:-$ free --human total used free shared buff/cache available Mem: 3.9G 1.8G 516M 67M 1.6G 1.7G Swap: 947M 0B 947M ``` 可以看到，使用 `-h` 和 `--human` 得到的结果相同，只是选项名的形式不同，你可以根据自己的喜好选择使用。 #### 7. 深入理解系统负载与负载平均值 系统负载和负载平均值是衡量系统性能的重要指标。系统负载指 CPU 在给定时间内执行的工作量，而负载平均值是在 1、5 和 15 分钟内计算的平均系统负载。下面通过一个 mermaid 流程图来展示如何根据负载平均值判断系统负载的变化情况： ```mermaid graph LR A[获取负载平均值] --> B{1 分钟负载平均值 > 5 或 15 分钟平均值?} B -- 是 --> C[系统负载增加] B -- 否 --> D{1 分钟负载平均值 < 5 或 15 分钟平均值?} D -- 是 --> E[系统负载减少] D -- 否 --> F[系统负载稳定] ``` 你可以通过运行 `uptime` 命令获取负载平均值，然后根据上述规则判断系统负载的变化。例如，当负载平均值为 `load average: 5.00, 3.00, 2.00` 时，说明系统负载正在增加；当负载平均值为 `load average: 1.00, 3.00, 7.00` 时，说明系统负载正在减少。 #### 8. 目录与文件操作的补充说明 在 Linux 中，我们将文件夹称为目录，目录是包含其他文件的文件。`pwd` 命令用于打印当前工作目录的名称，`ls` 命令用于列出当前工作目录的内容。以下是一个简单的操作示例： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ pwd /home/elliot elliot@ubuntu-linux:-$ ls Desktop Documents Downloads Music Pictures Public Videos ``` 如果你想查看某个特定目录的内容，可以在 `ls` 命令后加上目录名，例如： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ ls /home elliot ``` 这里查看了 `/home` 目录下的内容，发现只有 `elliot` 这个子目录。 #### 9. 命令历史记录的高级用法 `history` 命令不仅可以显示你在终端上运行过的所有命令的历史记录，还可以结合其他命令实现更高级的功能。例如，你可以使用 `grep` 命令在历史记录中搜索特定的命令： ``` elliot@ubuntu-linux:-$ history | grep cal 3 cal 4 cal 2022 5 cal feb 1993 ``` 这里使用管道符 `|` 将 `history` 命令的输出传递给 `grep` 命令，搜索包含 `cal` 的命令。另外，除了使用 `!` 加上命令编号来重新运行命令，你还可以使用上下箭头键在命令历史记录中滚动，快速找到之前使用过的命令。 #### 10. 总结与实践建议 通过前面的学习，你已经了解了 Linux 的起源、基础概念、安装方法、终端与 Shell 的使用以及常用命令。为了更好地掌握这些知识，建议你进行以下实践： - 多在终端上输入命令，熟悉命令的使用和选项的搭配。 - 尝试在不同的场景下使用 `uptime` 命令，观察系统负载的变化。 - 利用 `history` 命令和 `grep` 命令，提高查找和复用命令的效率。 以下是一个简单的实践步骤列表： 1. 打开终端，运行 `date`、`cal`、`ls` 等命令，观察输出结果。 2. 运行 `uptime` 命令，记录当前的负载平均值，然后打开多个浏览器标签，再次运行 `uptime` 命令，比较负载平均值的变化。 3. 运行 `history` 命令，查看命令历史记录，使用上下箭头键滚动历史记录，找到之前使用过的命令并重新运行。 4. 使用 `grep` 命令在历史记录中搜索特定的命令，例如 `history | grep free`。 通过不断的实践，你将逐渐熟悉 Linux 的操作，成为一名熟练的 Linux 用户。希望你在 Linux 的学习过程中不断进步，享受技术带来的乐趣！