E11. Linux 操作系统

1.1. Linux 是具有多分支版本的开源操作系统

Linux 是一个由社区驱动的开源操作系统内核，其发行版分支众多，各具特色。

1.1.1. 主流发行版分支对比

发行版	特点	典型用户场景	包管理工具
Debian	社区主导，严格遵循 GNU 规范，稳定性高，适合服务器。	企业服务器、开发者	apt/dpkg
Ubuntu	基于 Debian，界面友好，硬件兼容性好，适合桌面和服务器。	个人用户、开发环境	apt/dpkg
CentOS/Rocky Linux	企业级稳定系统，长期支持（LTS），适合生产环境。	企业服务器、云计算	yum/dnf
Fedora	Red Hat 家族前沿技术试验场，包含最新功能，适合开发者。	开发测试、新技术探索	dnf
Arch Linux	滚动更新，高度定制化，适合追求前沿技术的用户。	硬件爱好者、极客	pacman
FreeBSD	BSD 系统，性能高效，但非 Linux 内核，适合服务器（需注意兼容性）。	服务器、嵌入式系统	pkg/ports

1.1.2. 分支选择指南

• 服务器场景：优先选择 CentOS/Rocky Linux（稳定）、Debian（社区支持）。
• 开发/桌面：推荐 Ubuntu（易用性）、Fedora（新技术）。
• 嵌入式/极客：尝试 Arch Linux（高度定制）或 Gentoo（源码编译）。

TIP

FreeBSD 虽与 Linux 类似，但内核不同，需注意软件兼容性！

1.2. Linux 拥有严谨的权限管理模型

1.2.1. 用户与权限层级

Linux 权限分为 用户（User）、组（Group） 和 其他（Others），每个层级有 读（r）、写（w）、执行（x） 三种权限。

# 示例：查看文件权限
ls -l /etc/passwd
-rw-r--r-- 1 root root 2216 Jan 1 00:00 /etc/passwd

• 权限符号：rwx 对应 7（二进制 111），如 755 表示用户可读写执行，组和其他可读执行。
• chmod 命令：修改权限的核心工具。

  # 数字模式（推荐）：chmod 755 filename
  # 符号模式：chmod u+x,g-w,o-r filename

1.2.2. 特殊权限

• SUID：文件执行时以所有者权限运行（如 passwd）。

  chmod u+s /usr/bin/vim

• SGID：文件执行时以组权限运行（如 /tmp 目录）。
• 粘滞位：防止非所有者删除文件（如 /tmp）。

  chmod +t /tmp

1.2.3. 用户与组管理

# 添加用户
sudo useradd -m newuser -s /bin/bash

# 修改用户权限组
sudo usermod -aG sudo newuser

# 查看当前用户权限
whoami && groups

WARNING

高危操作：修改 /etc/passwd 或 chmod 777 / 可能导致系统崩溃！

1.3. 使用 Linux 命令行启动与结束程序

1.3.1. 启动程序

• 前台运行：直接输入命令（如 gedit）。
• 后台运行：nohup 或 & 符号。

  # 后台运行并忽略挂起
  nohup python3 server.py > output.log 2>&1 &

1.3.2. 结束程序

• 信号（Signal）：通过 kill 命令发送信号。

  # 查找进程 PID
  ps aux | grep "python3 server.py"
  
  # 终止进程（SIGTERM）
  kill 1234
  
  # 强制终止（SIGKILL）
  kill -9 1234

1.3.3. 信号详解

信号名	编号	作用
SIGINT	2	中断进程（Ctrl+C）
SIGTERM	15	默认终止信号
SIGKILL	9	强制终止（不可捕获）

1.4. Linux 的配置系统以文件为核心

1.4.1. 配置文件示例

文件路径	功能描述	修改方法
/etc/passwd	用户账户信息	vipw（安全编辑）
/etc/hosts	主机名到 IP 的静态映射	sudo nano
/etc/fstab	硬盘分区挂载配置	sudo blkid 辅助
~/.bashrc	用户 Shell 环境变量	source 重载

1.4.2. 配置文件修改注意事项

• 备份文件：修改前备份（如 sudo cp /etc/hosts /etc/hosts.bak）。
• 权限控制：配置文件通常需保持默认权限（如 644）。
• 语法检查：修改后用工具验证（如 systemctl restart sshd 检查 SSH 配置）。

1.5. Linux 命令行中的文件操作

1.5.1. 文件重定向

# 输出重定向（覆盖）
echo "Hello" > file.txt

# 追加内容
echo "World" >> file.txt

# 输入重定向（从文件读入）
cat < file.txt

1.5.2. 文件查看与编辑

# 查看文件内容
cat file.txt        # 全显示
less file.txt       # 分页查看
head -n 5 file.txt  # 显示前 5 行
tail -f file.txt    # 实时追加显示

# 文件修改
nano file.txt       # 简单编辑器
sed 's/old/new/g' file.txt  # 即时替换

1.5.3. 文件管理命令

# 复制与移动
cp file.txt /backup/
mv oldname.txt newname.txt

# 删除文件/目录
rm -f file.txt      # 强制删除
rm -r directory/    # 递归删除目录

TIP

管道符 | 的妙用：grep "error" log.txt | wc -l 可统计错误行数。

1.6. Linux Shell Bash 初步介绍

1.6.1. Shell 基础语法

• 变量定义：

  MY_VAR="Hello"
  echo $MY_VAR  # 或 ${MY_VAR}

• 条件判断：

  if [ -f "file.txt" ]; then
    echo "文件存在"
  fi

• 循环结构：

  # 数值循环
  for i in {1..5}; do echo $i; done
  
  # 文件遍历
  for file in *.txt; do echo $file; done

1.6.2. 脚本编写示例

#!/bin/bash
# 这是一个计算器脚本
read -p "输入第一个数字: " num1
read -p "输入第二个数字: " num2
echo "和为: $((num1 + num2))"

1.6.3. Shell 特殊功能

• 函数：

  greet() {
    echo "欢迎使用 $1!"
  }
  greet "Linux"

• 环境变量：

  export PATH=$PATH:/new/dir  # 扩展执行路径

WARNING

脚本执行权限：务必使用 chmod +x script.sh 赋予执行权限！

知识回顾

1. 发行版选择：根据场景选择（如服务器选 CentOS，桌面选 Ubuntu）。
2. 权限管理：chmod 控制权限，谨慎使用 SUID 和 chmod 777。
3. 进程控制：kill 发送信号，nohup 后台运行。
4. 配置文件：修改前备份，保持权限规范。
5. 重定向与管道：> 覆盖、>> 追加，| 组合命令。
6. Bash 脚本：变量、条件、循环是核心，需添加 #!/bin/bash 头部。

课后练习

1. （单选）以下哪个命令用于强制终止进程 PID 1234？

   • A. kill 1234
   • B. kill -9 1234
   • C. kill -SIGTERM 1234
   • D. kill -SIGINT 1234

2. （填空）修改文件权限为 rwxr-xr-- 的数字模式是 ____。

3. （操作）编写一个 Bash 脚本，统计当前目录下 .log 文件的数量并输出结果。

参考答案

1. B
2. 754
3. 示例脚本：

   #!/bin/bash
   COUNT=$(ls *.log 2>/dev/null | wc -l)
   echo "日志文件数量: $COUNT"

扩展阅读

• Linux 文件系统层级标准（FHS）
• Bash 脚本高级技巧