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???系列專欄：《操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室》
??詩賦清音：柳垂輕絮拂人衣，心隨風(fēng)舞夢飛。 山川湖海皆可涉，勇者征途逐星輝。

目錄

??1 初識Linux OS

??2. Linux 操作系統(tǒng)的解密與實(shí)戰(zhàn)

??1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

??2. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

??3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

??4. 實(shí)驗(yàn)心得

??總結(jié)

??1 初識Linux OS

Linux是一種開源的Unix-like操作系統(tǒng)內(nèi)核，它是基于POSIX和Unix的多用戶、多任務(wù)、支持多線程和多CPU的操作系統(tǒng)。Linux內(nèi)核最初是由芬蘭程序員Linus Torvalds在1991年創(chuàng)建的，之后成為自由軟件和開源社區(qū)的一個(gè)主要項(xiàng)目。

以下是Linux操作系統(tǒng)的一些主要特點(diǎn)和組成部分：

1. 內(nèi)核（Kernel）： Linux內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心，它管理系統(tǒng)資源，如處理器、內(nèi)存、設(shè)備驅(qū)動程序等。Linus Torvalds最初編寫了Linux內(nèi)核，它是Linux操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

2. Shell（命令解釋器）： Linux操作系統(tǒng)使用命令行界面（CLI），用戶與系統(tǒng)交互通過Shell。用戶可以通過輸入命令執(zhí)行各種任務(wù)，管理文件、進(jìn)程、權(quán)限等。常見的Shell包括Bash（Bourne Again SHell）和Zsh。

3. 文件系統(tǒng)： Linux支持多種文件系統(tǒng)，包括Ext4、XFS、Btrfs等。文件系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理存儲設(shè)備上的文件和目錄，以及文件的權(quán)限、所有權(quán)等信息。

4. 用戶界面： 雖然Linux以CLI為主，但也支持圖形用戶界面（GUI）。常見的Linux桌面環(huán)境有GNOME、KDE、XFCE等，它們提供了直觀的用戶體驗(yàn)。

5. 軟件包管理系統(tǒng)： 大多數(shù)Linux發(fā)行版都有自己的軟件包管理系統(tǒng)，用于安裝、更新和刪除軟件。常見的包管理工具有APT（Debian/Ubuntu）、YUM（Red Hat/CentOS）、Pacman（Arch Linux）等。

6. 網(wǎng)絡(luò)功能： Linux具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能，支持各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和服務(wù)。它可以作為服務(wù)器運(yùn)行各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如Web服務(wù)器（Apache、Nginx）、郵件服務(wù)器（Postfix、Sendmail）、文件服務(wù)器（Samba）等。

7. 多用戶和多任務(wù)： Linux是一個(gè)多用戶系統(tǒng)，多個(gè)用戶可以同時(shí)訪問同一臺機(jī)器。它也是一個(gè)多任務(wù)系統(tǒng)，可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)進(jìn)程。

8. 安全性： Linux以安全性而聞名，系統(tǒng)管理員可以設(shè)置用戶權(quán)限、訪問控制列表（ACLs）等來確保系統(tǒng)的安全性。

9. 開源和自由： Linux是開源軟件，其源代碼可以被任何人查看、修改和分發(fā)。大多數(shù)Linux發(fā)行版是免費(fèi)提供的，用戶可以自由選擇、使用和分發(fā)。

10. 發(fā)行版（Distribution）： 由于Linux內(nèi)核是開源的，不同的組織和社區(qū)創(chuàng)建了各種Linux發(fā)行版，例如Ubuntu、Debian、Fedora、CentOS、Arch Linux等。每個(gè)發(fā)行版都有自己的特點(diǎn)和包管理系統(tǒng)。

總體而言，Linux操作系統(tǒng)是一個(gè)強(qiáng)大、靈活且可定制的操作系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于服務(wù)器、嵌入式系統(tǒng)、超級計(jì)算機(jī)等各種領(lǐng)域。

??2. Linux 操作系統(tǒng)的解密與實(shí)戰(zhàn)

??1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

• 掌握 shell 的基本功能和概念。

• 熟悉 Linux 系統(tǒng)的基本操作。

• 實(shí)現(xiàn) Linux 系統(tǒng)的基本管理。

---

??2. 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

• ?獲取 L?inux 鏡像文件：下載適用于虛擬機(jī)的 Linux 鏡像文件，比如 Ubuntu 21.04，從 Ubuntu 官方網(wǎng)站 獲取。

• 安裝虛擬化軟件：安裝 VMware Workstation 或 Virtualbox，兩者提供簡便的虛擬機(jī)管理和配置。

• 創(chuàng)建 Linux 虛擬機(jī)：打開虛擬化軟件，按照指引創(chuàng)建新虛擬機(jī)。設(shè)置內(nèi)存為 2GB 或更多，其余選項(xiàng)選擇默認(rèn)值。加載下載好的 Linux 系統(tǒng) ISO 鏡像文件，啟動虛擬機(jī)完成 Linux 系統(tǒng)安裝。??

??3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

（1）在UNIX/Linux系統(tǒng)中，用戶登錄到系統(tǒng)后，可以看到一個(gè)shell提示符（#或$）。用戶可以在提示符后面輸入任何命令及參數(shù)如

$date??????? #以默認(rèn)方式顯示日期和時(shí)間

$date -u ?????? #傳統(tǒng)UNIX風(fēng)格選項(xiàng)

$date --utc ??? #GNU風(fēng)格選項(xiàng)

$ls -l /etc/passwd #默認(rèn)式或-u。傳統(tǒng)UNIX風(fēng)格

$ls -l -n /etc/passwd #傳統(tǒng)UNIX風(fēng)格選項(xiàng)

$ls -l --numeric-uid-gid /etc/passwd #混合使用

$ls -ln --time-style=iso /etc/passwd #同上

（2）Bash，為每個(gè)用戶在~/.bash_history文件內(nèi)預(yù)設(shè)了1000條記錄的歷史，并為每條記錄一個(gè)編號，使用history [num]命令查詢歷史記錄。

history 20

而使用history則可以輸出所有的指令記錄。

history

（3）單擊“繼續(xù)”按鈕，選擇“正常安裝”和“安裝 Ubuntu 時(shí)下載更新”。若要重新執(zhí)行某條歷史記錄的命令則可以使用格式： $ !記錄編號

（4）指把命令的標(biāo)準(zhǔn)輸出保存到文件中。有兩種方式：覆蓋方式(>)和追加方式(>>)。例如：

$ ls > mylist.txt ???? #覆蓋方式

$ ls /usr >> mylist.txt ?? #追加方式

??

（5）標(biāo)準(zhǔn)輸入重定向指讓命令的標(biāo)準(zhǔn)輸入從指定的文件中讀取，也就是說，輸入不來自鍵盤，而來自一個(gè)指定的文件。

$ wc /etc/passwd ?? #統(tǒng)計(jì)/etc/passwd的信息。

$ wc < /etc/passwd #標(biāo)準(zhǔn)輸入定向到/etc/passwd

$ wc < /etc/passwd >> usercount ? #標(biāo)準(zhǔn)輸入重定向/etc/passwd，標(biāo)準(zhǔn)輸出重定向到文件usercount

$ wc ??? #交互方式，從鍵盤數(shù)據(jù)，按^D結(jié)束

（6）實(shí)現(xiàn)管道機(jī)制的符號是“|”，其方法為：

???? cmd1 | cmd2 | … | cmdn

例如：

$ ls -l /dev | wc -l??

$ cat /etc/passwd | grep "root:"|wc -l

??

（7）tee命令讀取標(biāo)準(zhǔn)輸入，并將其內(nèi)容同時(shí)寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出和指定文件，其用法為：tee [-ai] [files].#將當(dāng)月日歷表顯示到屏幕的同時(shí)也保存到文件calendar中

$ cal | tee calendar ??#將根目錄短式列表顯示到屏幕上的同時(shí)也保存到文件f1和f2中

$ ls / | tee f1 f2

（8）單擊“繼續(xù)”按鈕，進(jìn)入正式的安裝界面，安裝過程中需要在線下載

軟件包。在UNIX/Linux系統(tǒng)中，用戶可以定義自己的變量。定義后的變量就像在其他程序設(shè)計(jì)語言里一樣被引用。引用變量時(shí)需要使用“$”作為變量名的前導(dǎo)字符。

變量的定義方法如下：

var_name=var_value

變量的定義和使用示例如下：

$ x=18 ??????? #定義變量x，其值為18

$ y='I am a student' ??? #定義變量y，值為'I am a student'

$ echo $x $y $HOME ?? #顯示變量x，y和環(huán)境變量HOME的值

$ z="$y, I am $x ." ???? #由變量x和y定義變量z

$ echo $x $y $z

（9）環(huán)境變量可用命令env、export或set來查詢，比如：

$ export ??? #顯示所有的環(huán)境變量

$ env ??? ?????? #同上。

問題：這里由于前面已有$，再次輸入$env或$export所以沒反應(yīng)

解決：只需輸入env或export即可顯示輸出.

??

（10）返回值可在命令剛剛執(zhí)行完畢后，通過$?來訪問。比如:

$ ls /dev/sd* ??? #顯示系統(tǒng)中的SCSI硬盤設(shè)備

$ echo $？ ?? #顯示返回狀態(tài)（值）

1．列目錄內(nèi)容（ls）????? dir

2．建立目錄（mkdir）???? md / mkdir

3．刪除目錄（rmdir）???? rd / rmdir

4．改變工作目錄（cd） ?? cd / chdir

5．顯示當(dāng)前目錄（pwd）?? cd

??

（11）將命令行參數(shù)中的字符串或變量的值寫到標(biāo)準(zhǔn)輸出。默認(rèn)情況下，每個(gè)echo命令執(zhí)行完畢后會產(chǎn)生一個(gè)換行符，如果不帶參數(shù)執(zhí)行此命令，將輸出一個(gè)空行。用法為：

echo [options] string ...

參數(shù)說明-e：用于處理轉(zhuǎn)義字符；-n：用于抑制默認(rèn)的換行符；-E：用于抑制對轉(zhuǎn)義字符的處理

$ echo Hell I am echo . #顯示字符串常量

#不處理轉(zhuǎn)義字符

$ echo -E "My cell phone number is:\n13903750000"

#處理轉(zhuǎn)義字符

$ echo -e "My cell phone number is:\n\t13903750000"

$ echo -n "I am student, "? ??? #不處理換行

$ echo "My name is Bill Joy" ?? #以上命令的輸出在同一行上

（12）read從標(biāo)準(zhǔn)輸入上讀入一行，并將它讀到的內(nèi)容按分隔符分隔的字符串傳遞給相應(yīng)變量。若值的個(gè)數(shù)大于變量個(gè)數(shù)，則多余的部分賦給最后一個(gè)變量；若值的個(gè)數(shù)小于變量個(gè)數(shù)，則后面多余的變量被置空。如果沒有指定變量名，則默認(rèn)使用REPLY作為變量名。用法為：

read [-d delim] [ -n num] [-p prompt] [-r] [-s] [-t time] var1 var2 …

（13）進(jìn)程樹及進(jìn)程狀態(tài)查詢(pstree)

# pstree????????? #顯示系統(tǒng)進(jìn)程樹

# pstree?? -p| more?? #分屏顯示系統(tǒng)進(jìn)程樹

# pstree -p | grep vsftpd #查詢進(jìn)程vsftpd

# pstree user #顯示指定用戶（比如root）的進(jìn)程

??4. 實(shí)驗(yàn)心得

1. 基礎(chǔ)掌握與操作熟練 通過本次實(shí)驗(yàn)，我成功掌握了shell的基本功能與基本概念，初步熟悉了Linux系統(tǒng)的基本操作，并成功實(shí)現(xiàn)了對Linux系統(tǒng)的基本管理。在操作中，我發(fā)現(xiàn)了同一個(gè)顯示日期可以有多個(gè)不同的指令，同時(shí)使用history [num]時(shí)，不論指令是否可運(yùn)行，都能夠正確顯示出來。

2. 命令結(jié)合與輸入輸出處理方法 實(shí)驗(yàn)過程中，我深刻理解了將一個(gè)程序或命令的輸出作為另一個(gè)程序或命令的輸入的兩種方法。通過臨時(shí)文件將多個(gè)命令或程序結(jié)合在一起，以及通過通道機(jī)制，我能夠更靈活地組織和執(zhí)行多個(gè)命令，提高了操作效率。在此過程中，我注意到環(huán)境變量輸入時(shí)，使用命令$env和$export未能正確顯示結(jié)果，后來發(fā)現(xiàn)只需輸入env和export即可，因?yàn)橐呀?jīng)包含了$符號。

3. 細(xì)致觀察與細(xì)節(jié)注意 在實(shí)驗(yàn)中，我發(fā)現(xiàn)了一些細(xì)微但重要的差異，例如在使用echo [options] string ...時(shí)，-e與-E的區(qū)別。我學(xué)到了-e可以識別轉(zhuǎn)義字符，而-E則無法識別，將其視為普通字符串處理。這種對細(xì)節(jié)的敏感觀察幫助我更加準(zhǔn)確地使用命令，防止由于遺漏細(xì)節(jié)而產(chǎn)生錯(cuò)誤。

??總結(jié)

Linux操作系統(tǒng)的領(lǐng)域就像一片未被勘探的信息大海，引領(lǐng)你勇敢踏入開源系統(tǒng)的神秘領(lǐng)域。這是一場獨(dú)特的學(xué)習(xí)冒險(xiǎn)，從基本概念到系統(tǒng)架構(gòu)，逐步揭示更深層次的操作系統(tǒng)原理、命令行工具和高級系統(tǒng)管理的奧秘。

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