【Linux相识相知】计算机的组成、linux发行版和哲学思想、基础命令和目录结构（FHS）

从今天开始，Frank将开始在博客上记录自己学习linux的点点滴滴，F初来乍到，还望各位大佬多多指教。本次博客的主要内容如下：

• 计算机基础：简要的描述了计算机的组成及其功能；
• linux初识：介绍了linux主流的发行版，说明了不同的发行版之间的区别和linux的哲学思想，列出了linux发行版的基础目录名称命名法则及功能规定；
• 基础命令：详细介绍一些基础的命令，并就如何在linux系统上获取命令的帮助做出了解释。

一、计算机的组成及其功能

计算机主要是由5个部分组成

• 控制器（Control）：正确的分布的完成每一条指令规定的功能。

• 运算器（Datapath）：对数据进行算术运算和逻辑运算。

• 存储器（Memory）：存储器的功能是存储程序、数据和各种信号、命令等信息，并在需要的时候提供这些信息

• 输入（input system）：输入设备，常见的输入设备有键盘、鼠标、摄像头等。

• 输出（output system）：输出设备，常用的输出设备有显示器、打印机等。

我们所说的中央处理器CPU（Central Processing Unit）就是由控制器和运算器组成的。所有的东西，包括处理器、显卡、存储器、声卡、内存等都是通过主板来组合到一起的。

如果把计算机比如成一个人：

CPU=大脑；

内存=脑袋中正在思考的数据区块，主要是给大脑提供信息；

硬盘=脑袋中的记忆区块，主要是存放记忆的地方，用的时候取出来，不用的时候放回去；

主板=神经系统，协调各个部件；

I/O设备=人体与外接沟通的，比如手，脚，皮肤、眼睛；

电源power=心脏，这就不多说了，没有电源，整个系统就无法运作

知识遗拾：

为什么32位机器最多只能支持4G的内存？

32位，其实指的是CPU的寻址能力，2^32 = 1024*1024*1024*4 B = 1024*1024*4KB = 1024*4MB = 4GB，所以64位的系统的性能比32高很多

CPU的指令周期单位HZ？

CPU 的指令周期常使用 MHz 或者是 GHz 之类的单位，这个 Hz 其实就是秒分之一。而在网络传输方面，由于网络使用的是 bit 为单位，因此网络常使用的单位为 Mbps 是 Mbits per second，亦即是每秒多少 Mbit。举例来说，大家常听到的 20M/5M 光纤传输速度，如果转成文件容量的 byte 时，其实理论最大传输值为：每秒 2.5Mbyte/ 秒 625Kbyte 的下载/上传速度。

二、linux的来历

1991年，芬兰大学生Linus Torvalds（下图就是这位牛逼的人物了）萌发了开发一个自由的UNIX操作系统的想法，当年，Linux就诞生了，为了不让这个羽毛未丰的操作系统矢折，Linus将自已的作品Linux通过Internet发布。后来linux加入了GNU组织，并遵循了GPL，

从此一大批黑客和编程人员加入到其开发中来，使Linux得到了飞速的发展（Linux也被称为GNU/Linux），其实linux本身只是一个内核，而GNU提供的则是一些开源的软件，比如x-window、gcc等。

Linus Torvalds

知识遗拾：

开源协定GPL：一个软件一旦遵循了GPL，那么使用者可以自由的执行，复制，再发行，学习、修改自由软件。由于第一个版本的GPL太过于严苛，后来出现较为宽松的GPLV2和GPLV3。除了GPL开源协定还有LGPL,BSD和Apache等。

三、linux的发行版

发行版为许多不同的目的而制作，包括对不同计算机结构的支持。实时应用等，现已经存在的发行版本就有几百种，但是其中比较常用的发行版也就几种。

1.Red Hat

红帽也许是世界使用的最多的发行版本了，普遍使用在服务器上，你可以免费的在其官网上获取最新的版本，但是版本如果存在bug或者不稳定，包含一些一些封闭的源代码软件，如果需要红帽提供技术支持，那就需要买人家的服务了，目前最新的版本为7.X。

2.Centos

Centos是基于Red Hat linux的企业级发行版本，但是它没有那些封闭的源代码软件，全部是开源的，现在国内很多大的电商在其服务器上运行的就是Cenntos,目前最新的版本为7.x（因为是红帽一家的）。

3.Debian

Debian是一个非常稳定的版本，但是安装过程是及其复杂的，你需要将源码根据自己的硬件编译成二进制文件来安装，这也是其稳定的原因，但是这样带来的坏处就是，一般的用户安装起来就非常头疼了。在Debian6中，linux的内核是完全开源的，所有的闭源软件都被隔离成了单独的软件包，放在Debian的软件源"Non-Free"部分，所以用户可以自行选项全开源的系统还是存在一起闭源的软件，目前最新版本为9.x。

4.Ubuntu

Ubuntu是基于debian发行版和unity桌面环境的，是一个以桌面应用为主的linux操作系统，目前最新版本为17.x。

5.SUSE

SUSE是德国非常著名的Linux发行版，后被Novell公司收购，SUSE Linux一向以华丽的用户界面著称；

6.Gentoo

Gentoo是Linux世界最年轻的发行版本，正因为年轻，所以能吸取在她之前的所有发行版本的优点。Gentoo最初由Daniel Robbins（FreeBSD的开发者之一）创建，首个稳定版本发布于2002年。由于开发者对FreeBSD的熟识，所以Gentoo拥有媲美FreeBSD的广受美誉的ports系统 ——Portage包管理系统。

知识遗拾：

发行的版本号和linux内核的版本是不一样的概念的

linux内核最新版为：4.11.8

4：表示主版本号

11：表示开发中的版本，如果为偶数的则是稳定版本

8：修订版本号，表示修改次数

可以通过官网下载查询：https://www.kernel.org/

其实所有的发行版的内核可以说都是版本不同或者相同的linux内核，然后将各种各样图形化界面，软件然后与内核组在一起就成个各种不同的版本。

两种用户界面：

1.GUI：图形化界面

GNome

KDE

2.CLI：命令行界面

bash

zsh

sh    ....

终端设备

物理终端：控制台,console，/dev/console
虚拟终端：Ctrl+Alt+F[1-6]，为tty,/dev/tty[1-6]

图形终端:

centos6:

Ctrl+Alt+F7

cnetos7:

在哪个虚拟终端启动就位于哪一个虚拟终端

串行终端:tyys,/dev/ttys#

伪终端:pts,/dev/pts#

使用tty查看终端设备

[root@localhost ~]# tty
/dev/pts/

四、linux的哲学思想

1.一切皆文件

在linux系统中，所有的资源都是以文件形式表现出来的，包括设备文件，普通文件，目录，套接字，反正你能看得到都是文件；

2.由众多功能单一的程序组成

在linux中，一个小程序就是拿来完成一个简单的任务的，如果想要完成很复杂的任务，那么就需要把小程序组合起来，一起完成。

3.尽量避免和用户交互

shell支持很多种编程语言，比如python，可以使用脚本来实现自动化得任务

4.使用文本保存配置信息

易于读取配置信息，可以使用文本编辑器就可以修改配置信息

五、linux命令的使用格式

linux命令的语法通用格式为：

#COMMAND OPTIONS ARGUMENTS

COMMAND

当发起一条命令的时候，系统请求内核将某个二进制程序运行为一个进程，命名本身是一个可执行的程序文件，二进制格式文件，有可能会调用共享库文件，并非所有的命令都有一个在某目录与之对应的可执行程序，在Linux中可执行文件为ELF类型，比如在windows上试exe或者msi：

多数系统程序文件都存放在：/bin, /sbin, /usr/bin, /usr/sbin，/usr/local/bin, /usr/local/sbin

普通命令：/bin, /usr/bin, /usr/local/bin

管理命令：/sbin, /usr/sbin, /usr/local/sbin

共享库：/lib, /lib64, /usr/lib, /usr/lib64, /usr/local/lib, /usr/local/lib64

32bits的库：/lib, /usr/lib, /usr/local/lib

64bits的库：/lib64, /usr/lib64, /usr/local/lib64

命令类型：

内置命令：由shell程序自带的命令

外部命令：独立的可执行程序文件，文件名即命令名

shell程序是独特的程序，复制解析用户提供的命令，她是从环境变量PATH中获取路径来查找可执行的文件的。

可以使用type COMMAND来获取命令是内置的还是外置：

内置：

[root@localhost ~]# type cd
cd is a shell builtin

外置：

[root@localhost ~]# type cat
cat is /usr/bin/cat

OPTIONS

选项，指定命令的运行特性，选项有两中表现形式：

短选项：例如-c,-d,-r，有些命令是没有-的，多个短选项，多数情况下是可以合并的

长选项：例如--help，不能合并

AGUMENTS

命令的作用对象，即命令对什么生效，有些命令的对象可以用多个，使用空格分开

六、基础命令

ifconfig

显示IP地址，MAC地址，收发包和丢包数目和错误包的个数

[root@localhost ~]# ifconfig
ens33: flags=<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu
        inet 192.168.5.135  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.5.255
        inet6 fe80::7d5:374d:e0e2:37ce  prefixlen   scopeid 0x20<link>
        ether :0c::3c::c0  txqueuelen   (Ethernet)
        RX packets   bytes  (113.7 KiB)
        RX errors   dropped   overruns   frame
        TX packets   bytes  (74.6 KiB)
        TX errors   dropped  overruns   carrier   collisions
lo: flags=<UP,LOOPBACK,RUNNING>  mtu
        inet 127.0.0.1  netmask 255.0.0.0
        inet6 ::  prefixlen   scopeid 0x10<host>
        loop  txqueuelen   (Local Loopback)
        RX packets   bytes  (6.1 KiB)
        RX errors   dropped   overruns   frame
        TX packets   bytes  (6.1 KiB)
        TX errors   dropped  overruns   carrier   collisions 

命令显示了2块网卡的信息，一个是网卡ens33，一个是环回口loopback，可以看到ens33的ipv4、ipv6地址和MAC地址等信息,与其类似的命令为ip add show.

 

echo

回显命令

[root@localhost ~]# echo "hello linux"
hello linux

强引用，单引号：

[root@localhost ~]# echo '$PATH'
$PATH

弱引用，双引号：

[root@localhost ~]# echo "$PATH"
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/root/bin

tty

显示当前终端的文件名

[root@localhost ~]# tty
/dev/pts/

startx

开启图形化界面

[root@localhost ~]# startx

export

设置和显示环境变量，单独使用export可以查看当前系统下的环境变量；

命令格式: 

export [-fn] [name[=value] ...] or export -p

 Options:
      -f        refer to shell functions   代表[变量名称]中为函数名称
      -n        remove the export property from each NAME  删除环境变量，实际上没有删除，只是不会输出到后续指令的执行环境
      -p        display a list of all exported variables and functions  显示所有的环境变量

一个变量创建时，它不会自动地为在它之后创建的shell进程所知。而命令export可以向后面的shell传递变量的值。当一个shell脚本调用并执行时，它不会自动得到原为脚本（调用者）里定义的变量的访问权，除非这些变量已经被显式地设置为可用。export命令可以用于传递一个或多个变量的值到任何后继脚本。     ----《UNIX教程》

[root@localhost ~]# name="Frank"
[root@localhost ~]# echo $name
Frank
[root@localhost ~]# bash
[root@localhost ~]# echo $name
[root@localhost ~]# exit
exit
[root@localhost ~]# export name
[root@localhost ~]# echo $name
Frank
[root@localhost ~]# bash
[root@localhost ~]# echo $name
Frank

pwd

显示当前目录，当用户登录的时候，一般起始目录为其家目录，/home/username

[root@localhost ~]# pwd
/root

history

显示执行命令的历史信息，用户在登录系统时，会读取历史文件记录下的命令：~/.bash_history

[root@localhost ~]# history
      history
      pwd
      cd /root
      ls
      history 

-c：清除历史信息

-n：显示最近的n行

-a：将命令历史信息写到history_file文件中，默认会写到~/.bash_history下

-r：读取histor_file的内容到当前的history

-w：将目前的history内容写到history_file中

-d：删除指定行的命令历史

!编号：再次执行某一行的命令

!!：执行上一条命令

shutdown

关机命令

-c：将shutdown的命令取消，取消关机

-H：停止设备

-P：关闭电源

-r：重启设备

-h：将系统关机

-k：只送出信息，但是不关机

--no-wall：关机但是不送出任何信息

指定系统在22点关机

[root@localhost ~]# shutdown -r :
Shutdown scheduled for Sat -- :: EDT, use 'shutdown -c' to cancel.

指定5分钟后关机，同时给出告警信息

[root@localhost ~]# shutdown + "System will shutdown after 5 minutes"
Shutdown scheduled for Sat -- :: EDT, use 'shutdown -c' to cancel.
[root@localhost ~]# 

poweroff（关闭电源），reboot（重启系统）

 

date [OPTION] [+FORMAT]  Format指出了以什么样的格式来显示时间

查看系统时钟，设置系统时间

[root@localhost ~]# date
Sat Jul   :: EDT 

  %%   a literal %
  %a   locale's abbreviated weekday name (e.g., Sun)
  %A   locale's full weekday name (e.g., Sunday)
  %b   locale's abbreviated month name (e.g., Jan)
  %B   locale's full month name (e.g., January)
  %c   locale's date and time (e.g., Thu Mar  3 23:05:25 2005)
  %C   century; like %Y, except omit last two digits (e.g., )
  %d   day of month (e.g., )
  %D   date; same as %m/%d/%y
  %e   day of month, space padded; same as %_d
  %F   full date; same as %Y-%m-%d
  %g   last two digits of year of ISO week number (see %G)
  %G   year of ISO week number (see %V); normally useful only with %V
  %h   same as %b
  %H   hour (..)
  %I   hour (..)
  %j   day of year (..)
  %k   hour, space padded ( ..); same as %_H
  %l   hour, space padded ( ..); same as %_I
  %m   month (..)
  %M   minute (..)
  %n   a newline
  %N   nanoseconds (..)
  %p   locale's equivalent of either AM or PM; blank if not known
  %P   like %p, but lower case
  %r   locale's 12-hour clock time (e.g., 11:11:04 PM)
  %R   -hour hour and minute; same as %H:%M
  %s   seconds since -- :: UTC
  %S   second (..)
  %t   a tab
  %T   time; same as %H:%M:%S
  %u   day of week (..);  is Monday
  %U   week number of year, with Sunday as first day of week (..)
  %V   ISO week number, with Monday as first day of week (..)
  %w   day of week (..);  is Sunday
  %W   week number of year, with Monday as first day of week (..)
  %x   locale's date representation (e.g., 12/31/99)
  %X   locale's time representation (e.g., 23:13:48)
  %y   last two digits of year (..)
  %Y   year
  %z   +hhmm numeric time zone (e.g., -)
  %:z  +hh:mm numeric time zone (e.g., -:)
  %::z  +hh:mm:ss numeric time zone (e.g., -::)
  %:::z  numeric time zone with : to necessary precision (e.g., -, +:)
  %Z   alphabetic time zone abbreviation (e.g., EDT)

[root@localhost ~]# date +%F
--

将时间设置为2016年7月1日晚上21点17分30秒

[root@localhost ~]# date  070121172016.30
Fri Jul   :: EDT 

hwclock,clock

显示或设定硬件时间

-s, --hctosys：以硬件为准，把系统调整为与硬件时间相同；

-w, --systohc：以系统为准，把硬件时间调整为与系统时钟相同；

[root@localhost ~]# date
Fri Jul   :: EDT
[root@localhost ~]# clock
Sat  Jul  :: AM EDT  -1.059659 seconds
[root@localhost ~]# hwclock -s
[root@localhost ~]# date
Sat Jul   :: EDT 

alias

获取和定义命令的别名

获取命令的别名：

[root@localhost dev]# alias
alias cp='cp -i'
alias egrep='egrep --color=auto'
alias fgrep='fgrep --color=auto'
alias grep='grep --color=auto'
alias l.='ls -d .* --color=auto'
alias ll='ls -l --color=auto'
alias ls='ls --color=auto'
alias mv='mv -i'
alias rm='rm -i'
alias which='alias | /usr/bin/which --tty-only --read-alias --show-dot --show-tilde'

定义别名：

[root@localhost dev]# alias  cls="clear"

~]#alias  NAME='COMMAND'

注意：仅对当前的shell进程有效

撤销别名：

~]#unalias NAME

[root@localhost dev]# unalias cls

which

查看命令的全路径

[root@localhost dev]# which ls
alias ls='ls --color=auto'
    /usr/bin/ls
[root@localhost dev]# which cd
/usr/bin/cd

使用--skip-alias：忽略别名

[root@localhost dev]# which --skip-alias ls
/usr/bin/ls

whereis

locate the binary, source, and manual page files for a command

查看命令的二进制，源文件和操作手册文件

[root@localhost dev]# whereis ls
ls: /usr/bin/ls /usr/share/man/man1/ls..gz /usr/share/man/man1p/ls.1p.gz

-b：仅搜索二进制程序路径

-m：仅搜索使用手册文件

[root@localhost dev]# whereis -b ls
ls: /usr/bin/ls
[root@localhost dev]# whereis -m ls
ls: /usr/share/man/man1/ls..gz /usr/share/man/man1p/ls.1p.gz

who

查看谁登陆系统了

[root@localhost dev]# who
root     tty1         -- :
root     pts/        -- : (192.168.5.1)
root     pts/        -- : (192.168.5.1)

-b：查看此次启动的时间

-r：运行级别

[root@localhost dev]# who -b
         system boot  -- :
[root@localhost dev]# who -r
         run-level   -- :

w

Show who is logged on and what they are doing.

查看谁登陆了和他们做了什么

[root@localhost dev]# w
 :: up :,   users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
USER     TTY      FROM             LOGIN@   IDLE   JCPU   PCPU WHAT
root     tty1                      Sat01   :22m  .08s  .08s -bash
root     pts/    192.168.5.1      :    .00s  .25s  .04s w
root     pts/    192.168.5.1      :   :   .04s  .04s -bash

七、命令帮助

help COMMAND

一般内部命令可以使用help加命令可以获取命令帮助

COMMAND --help

外部命令可以使用长选项--help来获取帮助

info COMMAND

获取命令的在线文档

使用MAN来获取帮助

MAN的章节可以分为以下几个部分：

   Executable programs or shell commands     用户命令
   System calls (functions provided by the kernel)    系统调用
   Library calls (functions within program libraries)    库调用
   Special files (usually found in /dev)    设备
   File formats and conventions eg /etc/passwd    文件格式
   Games    游戏帮助
   Miscellaneous (including macro packages and conventions), e.g. man(), groff()    杂项
   System administration commands (usually only for root)    系统命令
   Kernel routines [Non standard]    kernel内部命令

可以使用whatis查看命令章节

[root@localhost ~]# whatis ls
ls ()               - list directory contents

MAN下的一些参数

NAME：功能性说明

SYNOPSIS：语法格式

DESCRIPTION：描述信息

OPTION：选项

EXAMPLES：使用示例

AUTHOR：作者

BUGS：报告程序bug的方式

SEE ALSO：参考

SYNOPSIS下的符号解释：

[ ]：可选内容

<>：必须提供的内容

a|b|c：多选1

...：同类内容可以出现多次

MAN下的操作和查询

同时很多程序都自带帮助文档，我们也可以到官网站点去查看官方文档或者使用搜索引擎去查找。

八、基础目录的命令法则和功用规定

linux文件命名法则：

1.文件名严格区分大小写

2.文件可以使用除/以外任意字符

3.文件名长度不能超过255字符

4.以.开头的文件为隐藏文件

在各种版本的linux发行版中，文件系统必要遵循FHS（Filesystem Hierarchy Standard，文件系统结构标准），它定义了一个发行版所必须有的文件目录和可选的文件目录

可参考：

http://www.pathname.com/fhs/

下图为linux的文件系统的结构，让我们来具体看一下每一个的功能

/:根目录

/bin：所有用户的可用的基本命令程序文件

/sbin：供系统管理使用的程序文件

/etc：系统程序的配置文件

/dev：存储特殊文件或者设备文件

　　　　设备有两种类型：字符设备（线性设备）、块设备（随机设备）

/var：存储常发生变化的数据的目录，cache、lib、log、opt、run、spool等

/tmp：为那些会产生临时文件的程序提供的用于存储临时文件的目录；可供所用户执行写入操作；有特殊权限

/usr：全局共享的只读数据路径

　　　　bin, sbin

　　　　lib, lib64

　　　　include：C程序头文件；

　　　　share：命令手册页和自带文档等架构特有的文件的存储位置

　　　　local：另一个层级目录；local hierarchy,让系统管理员安装本地应用程序

　　　　X11R6：X-Window程序的安装位置

　　　　src：程序源码文件的存储位置

/home：普通的家目录的集中位置；一般每个普通用户的家目录默认为此目录下与用户名同名的子目录

/boot：引导加载器必须用到的各静态文件

/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

/opt：附加应用程序的安装位置；可选路径

/mnt：其它文件系统的临时挂载点

/media：便携式设备挂载点，cdrom, floppy等

/srv：当前主机为服务提供的数据

/lib64：64位系统特有的存放64位共享库的路径

/proc：基于内存的虚拟文件系统，用于为内核及进程存储其相关信息；它们多为内核参数，例如net.ipv4.ip_forward, 虚拟为net/ipv4/ip_forward, 存储于/proc/sys/, 因此其完整路径为/proc/sys/net/ipv4/ip_forward；

/sys：sysfs虚拟文件系统提供了一种比proc更为理想的访问内核数据的途径；其主要作用在于为管理Linux设备提供一种统一模型的的接口；

linux文件类型

-：常规文件

d：目录文件

b：block device，块设备文件，支持以“block”为单位进行随机的访问

c：character device，字符设备文件，支持以"character"为单位的线性访问

设备文件有两行标识（用八位二进制表示0-255）：

major number：主设备号，用于标识设备类型，进入确定要加载的驱动程序

minor number：次设备号，用于标识同一类型中的不同的设备

l：symbolic link，符号链接文件

p：pipe，命名管道

s：socket，套接文件

知识遗拾：

linux文件系统的层级结构是一个倒置树状结构，“/”根为起点

绝对路径：从根开始表示出的路径

相对路径：从当前位置开始表示出的路径

程序的编译方式：

静态编译：利用静态函数库编译成的文件比较大，因为程序所需要的库都被整合到代码里面里面了，所以静态编译的优点就在于不需要其他库的支持，也能很好的拿到其他的运行环境中运行。但是这样带来的缺点就是当你的程序需要的库被改变的时候，你的程序就要被重新编译了；

动态链接：使用动态链接的方式的程序一般较小一点，因为所需要的库没有被整合到代码里面，程序执行，在需要调用相关库的时候，程序会到当前的运行环境下去寻找对应的库文件，才能被继续编译执行，所以当你程序被拿到其他的运行环境下，务必要能保证库的支持。