初步认识Linux系统

前言

        Linux系统具有许多优点，不仅系统性能稳定，而且是开源软件。其核心防火墙组件性能高效、配置简单，保证了系统的安全。在很多企业网络中，为了追求速度和安全，Linux不仅仅是被网络运维人员当作服务器使用，甚至当作网络防火墙，这是Linux的一大亮点。

        和我们日常使用的window系统有所不同。Linux通常用在后端之上，根据不同的用途有不同的适配版本。在学习之上，我使用的是Centos7 + Ubuntu20.04/22.04.前期使用的是Centos7。和目前使用的window系统最大的不同在于，Linux系统不是图形化的界面，对于大众使用起来不是很方便。

        本博客会设计到一些历史方面关于计算机和Linux系统，文字部分会比较多。然后会简单的涉及到Linux的简单操作，只会比较简单的。然后会用Linux写一个简单的C语言文件并且在Linux系统上跑起来。

一、计算机发展历史

1、计算机历史

        第一台计算机出现于1945年2月14日，名称是埃尼阿克。

        之后有科学家提出了摩尔定律其核心内容为：集成电路上可以容纳的晶体管数目在大约每经过18个月到24个月便会增加一倍。换言之，处理器的性能大约每两年翻一倍，同时价格下降为之前的一半。

        这条定律预示了计算机的小型化和高性能化，于是计算机私人公司分为了两种派系。一种是认为计算机只能面向于企业做大型计算机的，例如：IBM公司等。另一种是面向个人的计算机，例如：苹果、微软、英特尔等公司。

        在出现众多计算机，并且计算机对于民众持有率提升之后，就形成了“计算机+互联网”的时代。两种派系的分别发展，也在此时合二为一。

        再往后走进入了pc互联网时代，直到现在手机的新起。智能手机其实也是一台计算机，于是进入了移动互联网时代。

2、计算机系统的历史

        计算机的功能主要包括三步：输入->计算->输出。

        随着计算愈来愈复杂，操作系统的出现就成为了必然。

        首先诞生的是Unix，当时的系统使用的是汇编语言。在诞生了C语言之后，两位大佬肯汤普森和丹尼斯里奇对Unix操作系统进行了重写，于是出现了苹果OS和微软OS。

3、Linux的诞生

        随着计算机的小型化，以及计算机出现了操作系统后。计算机必然会进入高校中。

        1991年芬兰赫尔辛基大学的学生林纳斯·本纳第克特·托瓦兹基于Unix自己编写了一款操作系统，这就是最初的Linux。并且直接将Linux进行了开源。

        这个时候的所有操作系统刚开始诞生，都没有图形化的界面。

二、Linux介绍

1、主要特征

1.1、基本思想

        Linux的基本思想有两点：第一，一切都是文件；第二，每个文件都有确定的用途。其中第一条详细来讲就是系统中的所有都归结为一个文件，包括命令、硬件和软件设备、操作系统、进程等等对于操作系统内核而言，都被视为拥有各自特性或类型的文件。至于说Linux是基于Unix的，很大程度上也是因为这两者的基本思想十分相近。

1.2、完全免费

        Linux是一款免费(或自由，即free)的操作系统，用户可以通过网络或其他途径免费获得，并可以任意修改其源代码。这是其他的操作系统所做不到的。正是由于这一点，来自全世界的无数程序员参与了Linux的修改、编写工作，程序员可以根据自己的兴趣和灵感对其进行改变，这让Linux吸收了无数程序员的精华，不断壮大。

1.3、兼容POSIX

        这使得可以在Linux下通过相应的模拟器运行常见的DOS、Windows的程序。这为用户从Windows转到Linux奠定了基础。许多用户在考虑使用Linux时，就想到以前在Windows下常见的程序是否能正常运行，这一点就消除了他们的疑虑。

1.4、多用户、多任务

        Linux支持多用户，各个用户对于自己的文件设备有自己特殊的权利，保证了各用户之间互不影响。多任务则是现代电脑最主要的一个特点，Linux可以使多个程序同时并独立地运行。

1.5、良好的界面

        Linux同时具有字符界面和图形界面。在字符界面用户可以通过键盘输入相应的指令来进行操作。它同时也提供了类似Windows图形界面的X-Window系统，用户可以使用鼠标对其进行操作。在X-Window环境中就和在Windows中相似，可以说是一个Linux版的Windows。

1.6、支持多种平台

        Linux可以运行在多种硬件平台上，如具有x86、680x0、SPARC、Alpha等处理器的平台。此外Linux还是一种嵌入式操作系统，可以运行在掌上电脑、机顶盒或游戏机上。2001年1月份发布的Linux 2.4版内核已经能够完全支持Intel64位芯片架构。同时Linux也支持多处理器技术。多个处理器同时工作，使系统性能大大提高。

2、系统功能

        系统内核的路由转发

        Linux操作系统嵌入了TCP/IP协议栈，协议软件具有路由转发功能。路由转发依赖作为路由器的主机中安装多块网卡，当某一块网卡接收到数据包后，系统内核会根据数据包的目的IP地址，查询路由表，然后根据查询结果将数据包发送到另外一块网卡，最后通过此网卡把数据包发送出去。此主机的处理过程就是路由器完成的核心功能。 

        通过修改Linux系统内核参数ip_forward的方式实现路由功能，系统使用sysctl命令配置与显示在/proc/sys目录中的内核参数。首先在命令行输入：cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forwad，检查Linux内核是不是开启IP转发功能。如果结果为1，表明路由转发功能已经开启；如果结果为0，表明没有开启。出于安全考虑，Linux内核默认是禁止数据包路由转发的。在linux系统中，有临时和永久两种方法启用转发功能。 

        临时启用：此种方法只对当前会话起作用，系统重启后不再启用。临时开启的命令格式：sysctl–wnet.ipv4.ip_forward=1。 

        永久启用：此种永久性的启用IP转发功能，通过更改配置文件/etc/sysctl.conf中的语句行“net.ipv4.ip_forward=0”，修改为“net.ipv4.ip_forward=1”，保存配置文件后执行命令sysctl–p/etc/sysctl.conf，配置便立即启用。 

3、系统优势

3.1、代码开源

        Linux由众多微内核组成，其源代码完全开源；

3.2、网络功能强大

        Linux继承了Unix的特性，具有非常强大的网络功能，其支持所有的因特网协议，包括TCP/IPv4、TCP/IPv6和链路层拓扑程序等，且可以利用Unix的网络特性开发出新的协议栈；

3.3、系统工具链完整

        Linux系统工具链完整，简单操作就可以配置出合适的开发环境，可以简化开发过程，减少开发中仿真工具的障碍，使系统具有较强的移植性；

三、Linux安装

        因为Linux是开源的，所以可以直接去网站下载（www.kernel.org）。我们电脑已经window系统所以，使用Linux需要安装虚拟机，或者直接换掉系统。

        这里我用的是另一种方法，在网上挑了云服务器，安装Linux系统用。关于云服务器使用手册如下：

        （1）挑选最便宜的云服务器，因为我们的代码不是用于商用或者大型企划。

        （2）找到云服务器的实例，找到你的公网IP。

        （3）注意系统的选择使用的系统是centos7或者Ubuntu20.04/22.04.

        （4）云服务器实例中首先能够重置root密码。

        （5）安装登录软件，例如xshell等，也可以使用云服务自带的登录器或者电脑的命令控制符，window的系统也是可以链接Linux的。

        （6）开始登录

四、Linux的使用

        我使用的云是腾讯云，用的是轻量级应用服务器，因为有一个月的试用，所以暂时不花钱。如果长期使用，华为云会更加好一些，便宜。总之什么适合你就用啥就行。

1、登录

        如果在登录器上登录，很简单输入IP和密码登录即可。进入以下界面就表示登录成功了：

        如果使用命令控制符登录可以输入 "ssh root@(IP地址)"，IP地址如下，用黑笔图了的地方，每个人IP都不同：

        进入了之后输入密码登录，这里密码不回显，所以不要乱按。

        到这里就算链接完成了，如果没有显示。

2、命令操作

        因为Linux是命令操作，所以我们需要熟系有哪些操作命令。

2.1、登录账户/账户操作

        使用“whoami”能够查看登录使用的身份：

        这里第一次登录使用的是root也就是最高权限账户，我们也可以创建子账户。在那之前我们可以看看服务器上有哪些能够登录的账户“ls /home/”：

                这里就能看出来有两个账户，如果我们没有这么多账户希望新建一个子账户使用“useradd”创建对应账户的名称：

        这个时候需要修改用户密码，使用“passwd + 用户名”，注意这里用户的密码不能太短或者太简单，同时会要求重复输入两次密码。另外，输入的密码也是不回显的：

        以上是密码重复输入错误和密码太简单的举例，正确的如下：

        最后一句的意思就是修改成功了。

        如果不需要这个账户也可以使用“userdel -r + 用户名”删除，不要直接“userdel  + 用户名”，不然系统会出问题。这个时候查询的用户在，但是不能使用。正确方式如下：

        这样关于用户的操作就完了。

2.2、clear

        “clear”能够清理操作界面:

        这里加回车之后，界面就回到第一行，且之前的操作都看不见了。

2.3、ls + 其他指令

        ls指令的作用是查找文件夹之下有什么文件，如果需要查找当前目录下的文件有许多相关指令：

        （1）#ls：查找当前目录下的文件名.

        我们这里先返回到根目录“/”处，然后就可以使用ls查看当前目录下有什么内容。

        这里蓝色的字体都是文件，不同颜色表示不同作用。

        （2）ls -l 和 ll ：查看文件的更多属性。

        “ll”操作其实是“ls -l”的重命名，使用之后结果如下：

        这里d开头的“dr-xr-x---”表示这是一个目录，其他开头表示另外性质的文件。

        所以再ls后面增加“-l”能够然文件信息更加详细。

        (3)ls -a：显示全部文件（显示隐藏）

        像我们window系统也有隐藏的文件Linux也一样。用上面的命令就能查看所有文件。

        我们先进入“root”目录，然后使用两种方式查看，能够看到“ls -a”能够看到“.”开头的文件，这些文件就是隐藏文件。

        （4）指令组合

        像“-a”，“-l”这样的指令能够组合使用，可以用任意顺序组合，效果都是一样的。例如“ls -a -l”、“ls -l -a”、“ls -al”、“ls -la”。这些指令都是查看目录下所有文件的属性。

        可以看到有“.”、“..”文件，这个文件是每个目录都存在的，“.”的作用是表示当前目录，“..”的作用是上级目录。

2.4、cd + 目录地址

        cd的作用就是移动自己所在的地址，例如“cd ..”表示返回上级目录，“cd ./root”表示进入当前目录的root目录文件。这里的地址可以写的很详细，但是“cd root”和“cd ./root”的作用是一样的。也就是说能够当前文件夹这样的写法是可以实现的。“cd”指令在上面的文件操作中使用过了，所以不再举例。

2.5、pwd

        pwd能够打印当前所处路径：

        那么现在我们处在根目录下。移动到root就到了root目录下：

2.6、mkdir

        我们能够创建新的目录，mkdir：增加目录，使用方式：mkdir + 文件名：

        如果我们想建立一串目录，就需要增加指令“-r”。例如我想创建a/b/c/d，如果直接用“mkdir”是无法创建的，增加指令“-r”才行。

        这了的tree指令能打印当前文件夹之下的文件，并将子文件展开。

        如果无法使用tree命令，在centos下使用指令“yum install -v tree”安装tree命令。

2.7、stat

        stat能够查看文件的属性，包括创建时间、大小等等文件信息内容，这写内容对于window系统也一样。需要有一些信息来维护这个文件。

        window：

2.8、which

        which能够查找文件所在的位置：

        但是需要设置环境变量计算机才能找到，这里举例查找的都是之前写过的指令，同时也说明这些指令也是人为写好的文件。

        查找之后下面一行就是文件所在的路径。

        这里的alias表示的是取别名的意思。

2.9、rmdir

        “rmdir”能够删除空目录：

        但是不能删除除空目录以外的文件，如果需要删除文件请使用“rm + 文件名”。

        同样的这里之前创建的文件“a”也不能删除，因为它的下面有：b/c/d。但是一个一个删除太麻烦了，我们可以使用“rm + -r + 文件名”来删除递归文件。

        这里因为使用的是root用户，他的权利太大，所以删除文件的时候系统会问你要不要删除，如果要删除再用“y”确认即可，不想删除就输入“n”。使用其他用户删除自己创建的文件时不会询问。

        如果你不想让系统问，也可以增加“-f”指令，让系统不询问是否删除。但是需要注意的是，这条指令不要乱用，因为不会询问，如果在根目录直接用“rm -r -f /”那么这个系统就完蛋了。所以需要注意自己的权限，以及指令不要乱用，不然系统挂了在公司里要追责的。

        当然如果是其他用户在根目录下也不会让你删除东西，除了root用户。如果是自己学习的时候买的云系统，现在大家还能用root用户在“/”目录下使用“rm -r -f /”，之后等着重装系统就完了。

        总之删除命令不要轻易加“-f”。

2.10、man

        “man + 文件名”能够查看当前文件的手册，例如“man ls”能够查看ls的作用：

        按q退出。

        当然其他的也能够查看，例如“man man”：

        

        使用方法还是很简单的，如果想查看C语言的手册可以增加指令“3”：

        在那之前需要使用指令“# yum install -y man-pages”对指令进行下载。“man”找的是函数的，所以不要去找库或者关键字的手册，因为没有。

        用“man”查找“printf”也能查找出来，但是这个“printf”不是C语言的“printf”，而是Linux自己的“printf”，Linux的“printf”能够在自己的界面上打印字符串。使用方式和C语言类似，这里不过多描述了。

3、Linux下第一个C语言文件

        首先使用“#vim code.c”创建并进入code.c文件：

        书写C语言内容如上所示。按“Esc”再按“CTRL+z”退出。

        如果要重新进入“code.c”文件使用命令“cat”，例如“cat code.c”。

        使用gcc编译代码，之后会出现对应可执行文件“mycmd”:

        该文件直接打开就能使用。

五、Linux相关知识点

        该章节内容是对第四章节的一个补充，知识点和代码操作不分家。系统中的这些相关知识点其实对于所有系统都是类似的，因为他们都来自Unix。

        在电脑中无论是Windows还是Linux，目录 == 文件夹。

        如果建立一个空文件，虽然该文件中没有内容但是也要占据空间。因为维护文件的存在需要有维护文件的内容，这些信息也是储存在电脑中的。

        文件 = 内容 + 属性

        那么文件的操作分为两种，一种是对文件内容操作，另一种是对属性进行操作。

        例如“ls”就是显示文件属性，只有ls就只显示文件名。用“ll”或者“ls -l”会显示详细信息，显示“d”开头表示：目录，“-”开头表示普通文件。

        Windows中：“\”是路径分隔符，Linux中：“/”是路径分隔符。

        每个目录都有连个隐藏目录“.”“..”。分别表示当前目录和上级目录。

        Linux的文件结构，是一颗从根目录“/”开始的多叉树：

        a.叶子结点：一定是普通节点或者空目录。

        b.非叶子节点：一定是非空目录。

        文件中分为相对路径和绝对路径，这个道理和Windows是相同的。

        在路径或者文件名中可以用“*”表示不确定的部分，在前或者在后。

结语

        本节的重点在于Linux的进入以及简单的操作，然后需要认识到，对于电脑来说所有的操作其实都来源于文件。像windows的桌面，其实也是一个文件。我们进入系统会默认用用户登录然后进入用户的初始界面，最后显示图像出来。实际上桌面也是一个文件夹，我们可以在C盘的user中找到对应的桌面文件，里面的内容和桌面上的显示相同。

        大致就是这样，可以说文件是计算机系统的基础。

        下一篇博客可能会出的晚点，主要是实现用于实操去了。总之，感谢大家的支持了。