Linux 是一套免费使用和自由传播的类 Unix 操作系统,是一个基于 POSIX 和 UNIX 的多用户、多任务、支持多线程和多 CPU 的操作系统。

Linux 能运行主要的 UNIX 工具软件、应用程序和网络协议。它支持 32 位和 64 位硬件。Linux 继承了 Unix 以网络为核心的设计思想,是一个性能稳定的多用户网络操作系统。

Linux 应用领域

今天各种场合都有使用各种 Linux 发行版,从嵌入式设备到超级计算机,并且在服务器领域确定了地位,通常服务器使用 LAMP(Linux + Apache + MySQL + PHP)或 LNMP(Linux + Nginx+ MySQL + PHP)组合。

Linux 和 Windows的区别

目前国内 Linux 更多的是应用于服务器上,而桌面操作系统更多使用的是 Windows。主要区别如下

Windows Linux
界面 界面统一,外壳程序固定所有 Windows 程序菜单几乎一致,快捷键也几乎相同 图形界面风格依发布版不同而不同,可能互不兼容。GNU/Linux 的终端机是从 UNIX 传承下来,基本命令和操作方法也几乎一致。
驱动程序 驱动程序丰富,版本更新频繁。默认安装程序里面一般包含有该版本发布时流行的硬件驱动程序,之后所出的新硬件驱动依赖于硬件厂商提供。对于一些老硬件,如果没有了原配的驱动有时很难支持。另外,有时硬件厂商未提供所需版本的 Windows 下的驱动,也会比较头痛。 由志愿者开发,由 Linux 核心开发小组发布,很多硬件厂商基于版权考虑并未提供驱动程序,尽管多数无需手动安装,但是涉及安装则相对复杂,使得新用户面对驱动程序问题(是否存在和安装方法)会一筹莫展。但是在开源开发模式下,许多老硬件尽管在Windows下很难支持的也容易找到驱动。HP、Intel、AMD 等硬件厂商逐步不同程度支持开源驱动,问题正在得到缓解。
使用 使用比较简单,容易入门。图形化界面对没有计算机背景知识的用户使用十分有利。 图形界面使用简单,容易入门。文字界面,需要学习才能掌握。
学习 系统构造复杂、变化频繁,且知识、技能淘汰快,深入学习困难。 系统构造简单、稳定,且知识、技能传承性好,深入学习相对容易。
软件 每一种特定功能可能都需要商业软件的支持,需要购买相应的授权。 大部分软件都可以自由获取,同样功能的软件选择较少。

Linux 系统启动过程

linux启动时我们会看到许多启动信息。

Linux系统的启动过程并不是大家想象中的那么复杂,其过程可以分为5个阶段:

  • 内核的引导
  • 运行 init
  • 系统初始化
  • 建立终端
  • 用户登录系统

init程序的类型:

  • SysV: init, CentOS 5之前, 配置文件: /etc/inittab
  • Upstart: init,CentOS 6, 配置文件: /etc/inittab, /etc/init/*.conf
  • Systemd: systemd, CentOS 7,配置文件: /usr/lib/systemd/system、 /etc/systemd/system

内核引导

当计算机打开电源后,首先是BIOS开机自检,按照BIOS中设置的启动设备(通常是硬盘)来启动。

操作系统接管硬件以后,首先读入 /boot 目录下的内核文件。

运行init

init 进程是系统所有进程的起点,你可以把它比拟成系统所有进程的老祖宗,没有这个进程,系统中任何进程都不会启动。

init 程序首先是需要读取配置文件 /etc/inittab。

运行级别

许多程序需要开机启动。它们在Windows叫做”服务”(service),在Linux就叫做”守护进程”(daemon)。

init进程的一大任务,就是去运行这些开机启动的程序。

但是,不同的场合需要启动不同的程序,比如用作服务器时,需要启动Apache,用作桌面就不需要。

Linux允许为不同的场合,分配不同的开机启动程序,这就叫做”运行级别”(runlevel)。也就是说,启动时根据”运行级别”,确定要运行哪些程序。

Linux系统有7个运行级别(runlevel):

  • 运行级别0:系统停机状态,系统默认运行级别不能设为0,否则不能正常启动
  • 运行级别1:单用户工作状态,root权限,用于系统维护,禁止远程登陆
  • 运行级别2:多用户状态(没有NFS)
  • 运行级别3:完全的多用户状态(有NFS),登陆后进入控制台命令行模式
  • 运行级别4:系统未使用,保留
  • 运行级别5:X11控制台,登陆后进入图形GUI模式
  • 运行级别6:系统正常关闭并重启,默认运行级别不能设为6,否则不能正常启动

系统初始化

在init的配置文件中有这么一行: si::sysinit:/etc/rc.d/rc.sysinit 它调用执行了/etc/rc.d/rc.sysinit,而rc.sysinit是一个bash shell的脚本,它主要是完成一些系统初始化的工作,rc.sysinit是每一个运行级别都要首先运行的重要脚本。

它主要完成的工作有:激活交换分区,检查磁盘,加载硬件模块以及其它一些需要优先执行任务。

l5:5:wait:/etc/rc.d/rc 5

这一行表示以5为参数运行/etc/rc.d/rc,/etc/rc.d/rc是一个Shell脚本,它接受5作为参数,去执行/etc/rc.d/rc5.d/目录下的所有的rc启动脚本,/etc/rc.d/rc5.d/目录中的这些启动脚本实际上都是一些连接文件,而不是真正的rc启动脚本,真正的rc启动脚本实际上都是放在/etc/rc.d/init.d/目录下。

而这些rc启动脚本有着类似的用法,它们一般能接受start、stop、restart、status等参数。

/etc/rc.d/rc5.d/中的rc启动脚本通常是K或S开头的连接文件,对于以 S 开头的启动脚本,将以start参数来运行。

而如果发现存在相应的脚本也存在K打头的连接,而且已经处于运行态了(以/var/lock/subsys/下的文件作为标志),则将首先以stop为参数停止这些已经启动了的守护进程,然后再重新运行。

这样做是为了保证是当init改变运行级别时,所有相关的守护进程都将重启。

至于在每个运行级中将运行哪些守护进程,用户可以通过chkconfig或setup中的”System Services”来自行设定。

建立终端

rc执行完毕后,返回init。这时基本系统环境已经设置好了,各种守护进程也已经启动了。

init接下来会打开6个终端,以便用户登录系统。在inittab中的以下6行就是定义了6个终端:

1:2345:respawn:/sbin/mingetty tty1
2:2345:respawn:/sbin/mingetty tty2
3:2345:respawn:/sbin/mingetty tty3
4:2345:respawn:/sbin/mingetty tty4
5:2345:respawn:/sbin/mingetty tty5
6:2345:respawn:/sbin/mingetty tty6

从上面可以看出在2、3、4、5的运行级别中都将以respawn方式运行mingetty程序,mingetty程序能打开终端、设置模式。

同时它会显示一个文本登录界面,这个界面就是我们经常看到的登录界面,在这个登录界面中会提示用户输入用户名,而用户输入的用户将作为参数传给login程序来验证用户的身份。

用户登录系统

一般来说,用户的登录方式有三种:

  • (1)命令行登录
  • (2)ssh登录
  • (3)图形界面登录

对于运行级别为5的图形方式用户来说,他们的登录是通过一个图形化的登录界面。登录成功后可以直接进入 KDE、Gnome 等窗口管理器。

而本文主要讲的还是文本方式登录的情况:当我们看到mingetty的登录界面时,我们就可以输入用户名和密码来登录系统了。

Linux 的账号验证程序是 login,login 会接收 mingetty 传来的用户名作为用户名参数。

然后 login 会对用户名进行分析:如果用户名不是 root,且存在 /etc/nologin 文件,login 将输出 nologin 文件的内容,然后退出。

这通常用来系统维护时防止非root用户登录。只有/etc/securetty中登记了的终端才允许 root 用户登录,如果不存在这个文件,则 root 用户可以在任何终端上登录。

/etc/usertty文件用于对用户作出附加访问限制,如果不存在这个文件,则没有其他限制。

图形模式与文字模式的切换方式

Linux预设提供了六个命令窗口终端机让我们来登录。

默认我们登录的就是第一个窗口,也就是tty1,这个六个窗口分别为tty1,tty2 … tty6,你可以按下Ctrl + Alt + F1 ~ F6 来切换它们。

如果你安装了图形界面,默认情况下是进入图形界面的,此时你就可以按Ctrl + Alt + F1 ~ F6来进入其中一个命令窗口界面。

当你进入命令窗口界面后再返回图形界面只要按下Ctrl + Alt + F7 就回来了。

如果你用的vmware 虚拟机,命令窗口切换的快捷键为 Alt + Space +( F1-F6).

如果你在图形界面下请按Alt + Shift + Ctrl + (F1-F6) 切换至命令窗口。

Linux 关机

在linux领域内大多用在服务器上,很少遇到关机的操作。毕竟服务器上跑一个服务是永无止境的,除非特殊情况下,不得已才会关机。

正确的关机流程为:sync > shutdown > reboot > halt

关机指令为:shutdown ,你可以man shutdown 来看一下帮助文档。

sync 将数据由内存同步到硬盘中。

shutdown 关机指令,你可以man shutdown 来看一下帮助文档。例如你可以运行如下命令关机:

shutdown –h 10 ‘This server will shutdown after 10 mins’ 这个命令告诉大家,计算机将在10分钟后关机,并且会显示在登陆用户的当前屏幕中。

shutdown –h now 立马关机

shutdown –h 20:25 系统会在今天20:25关机

shutdown –h +10 十分钟后关机

shutdown –r now 系统立马重启

shutdown –r +10 系统十分钟后重启

reboot 就是重启,等同于 shutdown –r now

halt 关闭系统,等同于shutdown –h now 和 poweroff

最后总结一下,不管是重启系统还是关闭系统,首先要运行 sync 命令,把内存中的数据写到磁盘中。

关机的命令有 shutdown –h now halt poweroffinit 0 , 重启系统的命令有 shutdown –r now reboot init 6

注意事项:

[Tab] 有『命令补全』与『文件补齐』的功能

[Tab]      ## 接在一串指令的第一个字的后面,则为『命令补全』
[Tab] ## 接在一串指令的第二个字以后时,则为『文件补齐』

若安装 bash-completion 软件,则在某些指令后面使用 [tab] 按键时,可以进行『选项/参数的补齐』功能!

[Ctrl]+ C 如果在Linux 底下输入了错误的指令或参数,想让当前的程序『停掉』的话,可以输入:

[Ctrl] + c 

[Ctrl]-d 『键盘输入结束(End Of File, EOF 或 End Of Input)』的意思

另外,他也可以用来取代 exit 的输入。

例如你想要直接离开文字接口,可以直接按下:

[Ctrl] + d   ## 相当于输入 exit

[shift]+{[PageUP]|[Page Down]}

[Shift]+[Page Up]    ## 往前翻页 

[Shift]+[Page Down] ## 往后翻页

shutdown 会给系统计划一个时间关机。它可以被用于停止、关机、重启机器。shutdown 会给系统计划一个时间关机。它可以被用于停止、关机、重启机器。

# shutdown -p now  ### 关闭机器
# shutdown -H now ### 停止机器
# shutdown -r 09:35 ### 在 09:35am 重启机器

要取消即将进行的关机,只要输入下面的命令:

# shutdown -c

halt 命令通知硬件来停止所有的 CPU 功能,但是仍然保持通电。你可以用它使系统处于低层维护状态。注意在有些情况会它会完全关闭系统。

# halt             ### 停止机器
# halt -p ### 关闭机器、关闭电源
# halt --reboot ### 重启机器

poweroff 会发送一个 ACPI 信号来通知系统关机。

# poweroff           ### 关闭机器、关闭电源
# poweroff --halt ### 停止机器
# poweroff --reboot ### 重启机器

reboot 命令 reboot 通知系统重启。

# reboot           ### 重启机器
# reboot --halt ### 停止机器
# reboot -p ### 关闭机器

Linux 系统目录结构

登录系统后,在当前命令窗口下输入命令:

ls / 

可显示当前层的目录。

树状目录结构图

在 Linux 或 Unix 操作系统中,所有的文件和目录都被组织成以一个根节点开始的倒置的树状结构。

文件系统的最顶层是由根目录开始的,系统使用 / 来表示根目录。在根目录之下的既可以是目录,也可以是文件,而每一个目录中又可以包含子目录文件。如此反复就可以构成一个庞大的文件系统。

在Linux文件系统中有两个特殊的目录,一个用户所在的工作目录,也叫当前目录,可以使用一个点 . 来表示;另一个是当前目录的上一级目录,也叫父目录,可以使用两个点 .. 来表示。

  • . :代表当前的目录,也可以使用 ./ 来表示;
  • .. :代表上一层目录,也可以 ../ 来代表。

如果一个目录或文件名以一个点 . 开始,表示这个目录或文件是一个隐藏目录或文件(如:.bashrc)。即以默认方式查找时,不显示该目录或文件。

1.系统启动必须:

/boot:存放的启动Linux 时使用的内核文件,包括连接文件以及镜像文件。

/etc:存放所有的系统需要的配置文件子目录列表,更改目录下的文件可能会导致系统不能启动。

/lib:存放基本代码库(比如c++库),其作用类似于Windows里的DLL文件。几乎所有的应用程序都需要用到这些共享库。

/sys: 这是linux2.6内核的一个很大的变化。该目录下安装了2.6内核中新出现的一个文件系统 sysfs 。sysfs文件系统集成了下面3种文件系统的信息:针对进程信息的proc文件系统、针对设备的devfs文件系统以及针对伪终端的devpts文件系统。该文件系统是内核设备树的一个直观反映。当一个内核对象被创建的时候,对应的文件和目录也在内核对象子系统中

2.指令集合:

/bin:存放着最常用的程序和指令

/sbin:只有系统管理员能使用的程序和指令。

3.外部文件管理:

/dev :Device(设备)的缩写, 存放的是Linux的外部设备。注意:在Linux中访问设备和访问文件的方式是相同的。

/media:类windows的其他设备,例如U盘、光驱等等,识别后linux会把设备放到这个目录下。

/mnt:临时挂载别的文件系统的,我们可以将光驱挂载在/mnt/上,然后进入该目录就可以查看光驱里的内容了。

4.临时文件:

/run:是一个临时文件系统,存储系统启动以来的信息。当系统重启时,这个目录下的文件应该被删掉或清除。如果你的系统上有 /var/run 目录,应该让它指向 run。

/lost+found:一般情况下为空的,系统非法关机后,这里就存放一些文件。

/tmp:这个目录是用来存放一些临时文件的。

5.账户:

/root:系统管理员的用户主目录。

/home:用户的主目录,以用户的账号命名的。

/usr:用户的很多应用程序和文件都放在这个目录下,类似于windows下的program files目录。

/usr/bin:系统用户使用的应用程序与指令。

/usr/sbin:超级用户使用的比较高级的管理程序和系统守护程序。

/usr/src:内核源代码默认的放置目录。

6.运行过程中要用:

/var:存放经常修改的数据,比如程序运行的日志文件(/var/log 目录下)。

/proc:管理内存空间!虚拟的目录,是系统内存的映射,我们可以直接访问这个目录来,获取系统信息。这个目录的内容不在硬盘上而是在内存里,我们也可以直接修改里面的某些文件来做修改。

7.扩展用的:

/opt:默认是空的,我们安装额外软件可以放在这个里面。

/srv:存放服务启动后需要提取的数据(不用服务器就是空)

8.其他:

/proc
proc 是 Processes(进程) 的缩写,/proc 是一种伪文件系统(也即虚拟文件系统),存储的是当前内核运行状态的一系列特殊文件,这个目录是一个虚拟的目录,它是系统内存的映射,我们可以通过直接访问这个目录来获取系统信息。
这个目录的内容不在硬盘上而是在内存里,我们也可以直接修改里面的某些文件,比如可以通过下面的命令来屏蔽主机的ping命令,使别人无法ping你的机器:

echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/icmp_echo_ignore_all

/selinux:
这个目录是 Redhat/CentOS 所特有的目录,Selinux 是一个安全机制,类似于 windows 的防火墙,但是这套机制比较复杂,这个目录就是存放selinux相关的文件的。

在 Linux 系统中,有几个目录是比较重要的,平时需要注意不要误删除或者随意更改内部文件。

/etc: 上边也提到了,这个是系统中的配置文件,如果你更改了该目录下的某个文件可能会导致系统不能启动。

/bin, /sbin, /usr/bin, /usr/sbin: 这是系统预设的执行文件的放置目录,比如 ls 就是在 /bin/ls 目录下的。

值得提出的是,/bin, /usr/bin 是给系统用户使用的指令(除root外的通用户),而/sbin, /usr/sbin 则是给 root 使用的指令。

/var: 这是一个非常重要的目录,系统上跑了很多程序,那么每个程序都会有相应的日志产生,而这些日志就被记录到这个目录下,具体在 /var/log 目录下,另外 mail 的预设放置也是在这里。