初步使用 Linux

这一部分只介绍 CLI（命令行界面）的使用，不涉及图形界面。

安装软件

在 Linux 安装软件有很多种方式。下面介绍几种常见的方式。

本地编译

这一方式是 Linux 下最原始的安装方式，即下载源代码，编译安装。这种安装方式适用于开源软件，好处是可以直接生成适合当前系统的二进制文件，缺点是需要安装编译工具链，且编译时间较长。

下面是一个使用 cmake 编译安装的例子：

tar zxvf application.tar.gz 
cd application
mkdir build
cd build
cmake ..
make VERBOSE=1
su -
make install

大致的流程为：下载源代码，解压，创建编译目录，（安装编译工具），编译，安装。

包管理器

Linux 下有很多种包管理器，如 apt、yum 等。这些包管理器可以自动化地下载、安装、升级软件，并解决依赖关系，极大地方便了软件的安装。这些包管理器一般是与发行版绑定的，如 apt 适用于 Debian 系列的发行版，yum 适用于 RedHat 系列的发行版，等等。

下面是一个在 ubuntu 下使用 apt 安装软件的例子：

sudo apt update
sudo apt install <application_name>

虚拟终端

在多数 Linux 发行版，控制台都是通过模拟一系列虚拟终端实现的。虚拟终端是一个模拟的终端，可以在一个物理屏幕上显示多个终端。一般情况下，Linux 发行版默认提供了 6 个虚拟终端，即 tty1 到 tty6。用户可以通过 Alt + Fn（或 Ctrl + Alt + Fn）快捷键切换不同的终端。

Linux 系统结构

// TODO

Linux 命令

使用 Linux 的一个重要部分就是使用命令行，用命令行可以做到几乎所有事情。为了输入命令，需要启动一个虚拟终端。Linux 启动时一般会自动启动一个虚拟终端，用户可以在这个终端上输入命令。如果是图形界面，也可以通过终端模拟器启动一个虚拟终端。

一般来说，Linux 命令主要的模式为 command option(s) argument(s)。其中 command 是命令，option 是选项，argument 是参数。选项和参数可以有多个。选项一般以 - 开头；参数往往紧跟在命令后面或者选项后面，不以 - 开头。

常用的命令有很多，下面列出一些常用的命令。

命令	用途	示例
passwd	修改当前用户密码	passwd
mkpasswd	生成随机密码	mkpasswd -l 12（生成12位随机密码）
date	显示或设置系统日期和时间	date "+%Y-%m-%d"（格式化输出日期）
cal	显示日历	cal 12 2023（显示2023年12月的日历）
who	显示当前登录系统的用户	who
clear	清空终端屏幕	clear
echo	输出文本或变量内容	echo "Hello World"
write	向指定用户发送实时消息	write username（输入后键入消息内容）
wall	向所有用户广播消息	wall "System maintenance in 10min"
talk	与其他用户实时聊天	talk user@host（启动聊天会话）
mesg	控制是否接收其他用户的实时消息	mesg n（拒绝消息）/ mesg y（允许）

// TODO: 补充常用命令

文件类型 常考

文件是一种存储数据的载体，也是读写的对象。Linux 的理念是“一切皆文件”。而文件在 Linux 中有很多种类型，但主要分为七种：

1. Regular File：常规文件是最常见的文件类型，包含文本、二进制数据或程序代码等，无固定内部结构。例如，纯文本文件、脚本、可执行程序或压缩包均属于此类。系统工具（如cat、vim）可直接操作这些文件，其内容由应用程序定义和解析。
2. Character Special File：字符设备文件用于与硬件设备进行逐字符的交互，如键盘、终端（TTY）或串口。它们位于/dev目录，通过直接读写字符流控制设备，例如/dev/tty代表当前终端，输入/输出操作无缓存，实时响应。
3. Block Special File：块设备文件代表支持随机访问的存储设备（如硬盘、U盘），数据以固定大小的块为单位传输。例如/dev/sda表示首个硬盘，通常用于文件系统挂载。与字符设备不同，块设备的读写经过缓存，适用于大容量数据操作。
4. Socket：Socket 文件用于进程间网络或本地通信，提供双向数据流。例如，MySQL 可能使用本地 socket 文件/var/run/mysqld/mysqld.sock进行客户端通信。它允许不同主机或同一主机的进程通过协议（如TCP/IP）交换数据。
5. Symbolic Link：符号链接是指向其他文件/目录的快捷方式，自身仅存储目标路径。例如，通过ln -s创建后，操作链接文件会直接影响目标。与硬链接不同，符号链接可跨文件系统，且目标删除后链接将失效（称为“悬空链接”）。
6. Directory：目录是一种特殊文件，本质是存储子文件和子目录的列表及其元数据（如 inode）。通过ls可查看内容，mkdir或rmdir可创建/删除。目录权限控制用户对其内容的访问（读/写/执行分别对应查看、修改、进入权限）。
7. Pipe：管道是一种进程间通信的方式，分为匿名管道和命名管道。匿名管道用于父子进程间临时通信，如command1 | command2；命名管道（通过mkfifo创建）允许无关进程通过固定路径通信，数据按写入顺序读取，无存储能力。

Linux 目录结构

Linux 的目录结构是一个树形结构，根目录为 /。其他所有目录都是在根目录下的子目录，所有文件都是在某个目录下的。

Linux 中目录的组织并非随意，为了方便管理和维护，Linux 的目录结构是有一定规则的。下面是 Linux 的一些常见目录：

/（根目录，所有文件和目录的起点）
├── bin	    （用户二进制命令目录，存放普通用户可执行命令）
├── boot	（系统启动文件，包含内核、引导加载程序等核心文件）
├── dev	    （设备文件目录，提供物理/虚拟设备的接口）
├── etc	    （系统全局配置文件，存储系统和服务配置信息）
├── lib	    （共享库目录，为/bin和/sbin中的程序提供基础库支持）
├── media	（可移动设备挂载点，如U盘、光盘自动挂载至此）
├── mnt	    （临时挂载目录，用于手动挂载临时文件系统）
├── proc	（虚拟文件系统，存储内核和进程信息）
├── opt	    （可选应用目录，通常用于安装第三方独立软件）
├── sbin	（系统管理命令目录，存放需要root权限的工具）
├── srv	    （服务数据目录，存储Web服务/FTP等特定服务的数据）
├── tmp	    （临时文件目录，允许所有用户读写，定期自动清理）
├── usr	    （用户资源目录，包含多用户共享的应用程序和文档）
│   ├── bin      用户级应用程序（非核心命令）
│   ├── lib      应用程序库文件（64位）
│   ├── local    本地编译安装的软件
│   └── sbin     系统管理非核心命令
├── home	（普通用户主目录，每个用户拥有独立的子目录）
└── root	（超级用户root的主目录，独立于/home结构）

文件权限

Linux 中文件权限是通过三组权限来控制的，分别是所有者权限、用户组权限和其他用户权限。每组权限又分为读、写和执行三种权限。这三种权限分别用 r、w 和 x 表示。文件权限可以通过 ls -l 命令查看。

对于 ls -l 中的第一个字段，其组成如下：

• 第一个字符表示文件类型，如 - 表示普通文件，d 表示目录，l 表示链接文件，c 表示字符设备文件，b 表示块设备文件，等等。
• 接下来的 9 个字符分为三组，每组三个字符分别表示所有者权限、用户组权限和其他用户权限。其中，r 表示读权限，w 表示写权限，x 表示执行权限，- 表示无权限。
• 例如，-rwxr-xr-- 表示该文件为普通文件，所有者有读、写、执行权限，用户组有读、执行权限，其他用户有读权限。

文件权限还可以通过三位八进制数表示，分别对应所有者权限、用户组权限和其他用户权限。对于每个八进制数，其从高位到低位分别代表读（$2^2=4$）、写（$2^1=2$）和执行（$2^0=1$）权限。例如，644 为 110 100 100，即 rw r r，说明所有者有读写权限，用户组和其他用户有读权限；754 说明所有者有读写执行权限，用户组有读执行权限，其他用户只有读权限。

重定向和管道

重定向指将命令的输入输出从标准设备（如终端）转移到文件或其他设备。Linux 中有三种重定向方式：输出重定向、输入重定向和错误重定向；分别用 >、< 和 2> 表示。其中重定向的方式也有两种：覆盖和追加，分别用 > 和 >> 表示。

例如，将命令的输出重定向到文件：

ls -l > file.txt

常用的重定向方式为：

kill –HUP 1234 > killout.txt 2> killerr.txt # 将标准输出和标准错误分别重定向到文件
kill –HUP 1234 > killout.txt 2>& 1 # 将标准输出和标准错误合并重定向到文件