本号码中介绍的Linux操作系统是Ubuntu的服务版(即服务器版本)。

该版本的操作系统没有图形界面,因此操作系统启动后的界面和登陆后的界面只有一行行的文字,我们只能看到黑色的屏幕,具体如下。

图1 Ubuntu登陆界面

可以看到,这里只能看到一个一闪一闪的光标。作为使用者,我们只能通过键盘输入一些命令来控制电脑。

下面是本号专注Linux操作系统使用和原理的圈子,很多文章会收集在圈子中,大家可以加入圈子,方便学习。

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登陆系统

Linux是多用户的操作系统,这个概念有两层含义,一方面是在操作系统中可以有多个用户,另外一方面是可以同时有多个用户登陆使用。这就好像我们使用的购物网站(某宝或者某东)似的,每个人都有一个账号,而且需要我们登录到系统,才可以使用。

登录的方法也很简单,我们只需要输入用户名和密码,然后回车即可。下面登录系统的界面:

图2 用户名和密码界面

如果用户名和密码都正确的话,那么就成功登陆系统了。此时,操作系统会打印一些系统摘要信息。在最下面是可以与操作系统交互的地方,这个可以交互的地方通常称为命令提示符。本例中命令提示符主要由两部分构成,也就是用户名和主机名,本文都是itworld123。当然,这个与我们开始安装的设置及登陆的具体用户有关。

图3 登陆成果后界面

如果我们安装系统时设置的主机名不是itworld123,那么对应的主机名部分就会有变化。同样,如果我们登陆的是其它用户,那么用户名字符串也会有相应的变化。这个主要用于提示我们登陆操作系统信息。

为什么要有这些信息?因为在一个数据中心中可能有成千上万台服务器,而每个服务器有会有多个用户。如果没有这些必要的信息,我们在操作的时候就不清楚自己登录在哪台服务器上,也不清楚使用的哪个用户,这样会给操作带来非常大的不便。

另外,除了直接登录系统外,还可以借助软件实现操作系统的登录。比如SecureCRT、XShell和Putty等等,还有最近国内的一个免费工具FinalShell。下面是XShell的界面,初次登陆后的内容如下,与直接登陆内容一致。

图4 通过XShell登陆界面

关于相关软件的介绍本文暂时不做介绍,后续专门介绍相关的内容及原理。

什么是操作系统及Linux

虽然我们已经登录的Linux操作系统,但是我们仍然不会使用这个操作系统,基本上是一头懵逼的状态。

在具体使用操作系统之前,我们有必要理解一下操作系统的概念,这将有助于我们理解操作系统,并且有助于我们学习使用Linux操作系统。

操作系统是指控制和管理整个计算机系统的硬件和软件资源,并合理地组织调度计算机工作和资源分配,以提供给用户和其他软件方便的接口和环境,它是计算机系统的最基本的系统软件。

从对操作系统的定义中我们可以得出三点关键的信息,具体如下:

1. 控制和管理计算机系统的硬件和软件资源

操作系统实现了对硬件资源的控制和管理,这里面主要的硬件资源是CPU(计算资源)和硬盘(存储资源)。当然,除了上述硬件之外,还有输入输出硬件,比如传统PC的鼠标、键盘和显示器,或者手机的触摸屏。

操作系统对CPU和磁盘的管理是比较核心的内容。计算机的工作本质就是计算,而计算的输入数据、中间数据和最终输出数据通常需要存储在某个地方,而这通常是硬盘。以PC机为例,如果我们想播放一个电影,那么需要应用软件(播放器)从硬盘读取视频文件数据,经过计算后在显示器进行呈现。而对于服务器来说,计算仍然是核心,比如我们浏览某电商的网站,出现在我们面前的商品信息就是在服务器计算后的结果。

2. 组织和调度计算机工作和资源分配

随着硬件技术的发展,硬件可以承担更多的任务。比如目前很多CPU可以多大几十个核心,也就是可以同时有几十个进程处于运行状态。操作系统需要实现对计算资源的调度和管理,从而实现资源的最大化利用。

3. 提供给用户和其他软件方便的接口和环境

这个特性对我们普通用户最为明显。以存储设备为例,存储设备是一个非常大的空间,比如1TB的硬盘有1万亿字节,如果没有操作系统很难对这么大的空间进行使用。而操作系统通过其中的文件系统简化了对存储设备使用的接口,使得普通用户看到的是分级的文件目录树结构。

有了对操作系统的整体性了解,下面我们介绍一下Linux操作系统中最终要的一个概念,也就是文件系统。

Linux操作系统的文件系统及目录树

在Linux操作系统中有一句名言,称为“everything is a file.”,也就是一切皆文件。在Linux操作系统中除了存储数据采用文件外,物理设备、进程和配置等等都是以文件的形态呈现。在Linux操作系统中所有这些内容构成一个目录树,而这个目录树的根为“/”。

如图是一个简化的Linux操作系统目录树,这里面有目录和文件,其中bin、dev和home等等都是目录。home目录是一个比较特别的目录,其下每个子目录通常是以用户名命名的,里面存储用户专有的数据,比如itworld123就是该用户的目录。在itworld123下面有两个文件,xxx和yyy。这两个文件则是具体的文件,该文件假设为用户创建的文件,没有具体的意义。

图5 Ubuntu目录树

上图是一个虚拟的目录树结构,我们可以通过Linux中的tree命令显示操作系统的整个目录树结构。由于Linux操作系统目录树非常庞大,因此我们为了便于显示,这里只显示一级目录(通过选项-L 1进行控制)的情况。

图6 目录树实例

上面是Ubuntu Server版的情况,由于没有安装GUI界面,因此只能通过命令的方式进行查看。如果我们有桌面版的Ubuntu系统,那么可以通过图形界面的方式查看文件系统内容。这个跟Windows的“资源管理器”非常像。

图7 图形界面(GUI)文件目录

通过前面的实例我们可以看出,在根目录下面有很多子目录。这些子目录都是有具体的用途的,并非随意名命的。前面我们大致介绍了一下home目录,接下来我们介绍一下其它目录。比如bin目录是用户存储系统命令(程序)的目录,很多系统内部命令都在该目录下面。例如显示当前目录内容的ls命令,显示系统进程的ps命令等等。boot目录是存储操作系统内核相关内容的目录。dev目录则是设备相关的目录,比如硬盘等设备的信息都以文件的形式存储在该目录中。

关于Ubuntu目录含义的详细解释我们后面专门写一篇文章介绍,本文暂时不再详细介绍。

Linux操作系统使用入门

废话一箩筐,我们前面铺垫了很多知识,但是仍然不知道如何使用Linux操作系统。现在,我们开始介绍如何使用操作系统。

前面我们了解了Linux操作系统的概念和文件系统的概念,今天我们就介绍一下基本的文件系统操作。在文件系统中有2种资源类型,一种称为目录(文件夹),另一种称为文件。目录是用来组织文件的,本身并不存储用户的数据;文件则是存储用户数据的实体,比如音频文件、视频文件、文本文件或者图片文件等等。下面,我们就介绍一下跟目录和文件操作相关的命令(本文介绍pwd、ls、vi和cat)。

pwd命令

当我们通过某个用户登陆Ubuntu系统时,我们会自动位于某个目录下面。这个目录就是用户的主目录。以itworld123为例,当我们登陆时就处于/home/itworld123目录下。那么怎么确定我们当前时处于哪个目录下呢?这个时候pwd命令就派上用场了。pwd的是print working directory的简称,也就是打印当前的工作目录。如下图是是执行该命令(输入pwd,并回车)的结果。

图8 pwd命令

ls命令

所谓工作目录就是我们当前工作所处的目录。此时所有的操作都是一个该目录为基准的。比如如果我们想查看目录中的内容,此时可以用ls命令。ls命令是list的简写,用于显示目录中的内容,也就是某个目录中的文件和子目录。

我们可以在当前目录输入ls,并回车,此时系统会执行ls命令。此时我们可能不会得到任何输出,具体如下:

图9 ls命令

这是因为这个目录中只有隐藏的文件,没有普通文件。我们可以通过-a选项(a是all的缩写)让所有文件显示出来。具体结果如下:

图10 ls命令显示所有文件

可以看到里面的文件和目录了。这些文件有一个特点,就是以点(.)开头的,因此通常是隐藏状态的。上述文件都是系统文件,主要是一些系统配置文件。

ls命令的功能还要强大的多,比如我们想显示每个文件的详细信息,文件大小,所属用户和权限等等,那么我们可以通过-l选项(list的缩写,表示以列表的方式呈现)。可以看到此时的执行结果就好像一个表格一样:

图11 ls命令显示详细信息

这里我们介绍了如何查看目录和文件。那我们可以用Linux做哪些具体的工作呢?我们举一个简单的例子,比如我们基于Linux写作,是的比如写小说。此时我们就可以使用到另外一个命令,或者说工具了,那就是vi命令。

vi命令

vi命令是Linux中最常用的文件编辑工具,它跟Windows的文本编辑器类似。比如我们要开始写小说了,小说起名为my。此时我们输入vi my,然后回车。

图12 vi命令

此时我们进入了vi软件内了,这里没有任何内容,只有一个光标在不停的闪烁。此时,如果你试着输入一些内容,可能会发现没有任何反应。如果运气好可能会有你输入的字符。不得不承认使用vi作为例子可能略显复杂,因为vi有很多种模式,不是每种模式都可以输入文字的。vi复杂到可以单独写一本书,不过没关系,我们可以先简单的操作一下。

其实在初次进入是我们只需要输入小写字母i(insert的缩写)即可,此时vi进入插入模式,也就是可以编辑的模式。这是我们就可以正常输入字符了。同时,我们可以看到最下面有一个提示内容(– INSERT –),这表示目前vi处于插入模式,并且输入了一些内容。

图13 vi编辑模式

当我们写完后如何保存推出呢?这时就需要切换到命令模式了。在当前模式下按Esc键就可以进入命令模式了。

图14 vi命令模式

在命令模式下输入:wq并回车,即可将数据写入文件,并推出vi。如下是输入:wq后,但是没有回车时的状态。此时表示该命令还没有执行。

图15 保存退出

按回车键后,vi推出。此时可以看到有一行提示信息,其中包括文件名,操作和摘要信息(行数,字符数等)。

图16 vi保存退出

如果此时我们再执行一下ls命令,就可以看到新创建的文件。

图17 显示文件列表

cat命令

如何查看一个文本文件的内容呢?当然可以通过vi命令了。但是还有一个简洁的命令,这就是cat命令。cat命令的使用很简单,在这个命令的后面跟着文件名即可。如下是执行结果。

图18 显示文件内容

本文主要介绍了操作系统和文件系统的基本概念,然后介绍了目录和文件的基本操作。通过今天的学习大家对于Ubuntu应该是一只脚迈进了门了。至于在屋子里面还有哪些东西,还请大家关注本号。

参考文献

《鸟哥的Linux私房菜》

《操作系统概念 (第9版)》

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