Linux基础

学习目标

理解linux基础的概念和特点
掌握Linux的基本命令和操作方法
熟悉Linux文件系统结构和权限管理
了解Linux的服务管理和系统配置
能够执行基本的Linux系统管理任务

前置知识

基本的计算机操作知识
对操作系统概念的初步了解

预计学习时间

4小时

核心概念

什么是Linux？

Linux是一种自由和开源的类Unix操作系统内核，由Linus Torvalds于1991年创建。linux基础通常指基于Linux内核的完整操作系统，包括各种应用程序和工具。Linux以其稳定性、安全性、灵活性和开源特性而闻名，被广泛应用于服务器、嵌入式系统和个人计算机等领域。

关键特点：

开源性：源代码开放，任何人都可以查看、修改和分发
稳定性：长期运行稳定，适合作为服务器操作系统
安全性：内置多种安全机制，安全性较高
灵活性：高度可定制，可以根据需求裁剪系统组件
强大的命令行：提供丰富的命令行工具和脚本能力
多用户多任务：支持多个用户同时使用系统，能同时执行多个任务

Linux的历史和发展

Linux的发展始于1991年，当时芬兰大学生Linus Torvalds创建了一个简单的操作系统内核。此后，Linux在全球开发者的共同努力下快速发展：

1991年：Linus Torvalds发布Linux 0.01版本
1994年：Linux 1.0版本正式发布
1997年：Linux开始在服务器市场崭露头角
2000年以后：Linux在服务器、嵌入式设备和桌面领域得到广泛应用
2010年以后：Linux成为云计算和容器技术的基础

Linux架构

Linux系统架构

Linux采用分层架构设计，主要包括以下几个层次：

硬件层：物理硬件设备，如CPU、内存、硬盘等
内核层：Linux内核，负责管理硬件资源和提供系统调用接口
Shell层：命令解释器，用于接收用户命令并执行
应用层：各种应用程序和工具

Linux内核

Linux内核是操作系统的核心部分，主要功能包括：

进程管理：创建、调度和终止进程
内存管理：分配和回收内存资源
文件系统管理：提供文件存储和访问机制
设备驱动：管理和控制硬件设备
网络管理：实现网络协议和通信功能
系统调用接口：为应用程序提供内核服务

Shell

Shell是用户与Linux内核之间的接口，负责解释用户输入的命令并执行相应的程序。常见的Shell包括：

Bash（Bourne Again Shell）：最常用的默认Shell
Sh（Bourne Shell）：早期的标准Shell
Csh（C Shell）：语法类似C语言的Shell
Zsh：功能强大的增强型Shell

Linux文件系统

文件系统结构

Linux采用树形目录结构组织文件，所有文件和目录都从根目录（/）开始。主要目录及其用途如下：

/               # 根目录，所有文件和目录的起点
├── bin/        # 基本的可执行命令
├── boot/       # 引导加载程序和内核文件
├── dev/        # 设备文件
├── etc/        # 系统配置文件
├── home/       # 用户主目录
├── lib/        # 共享库文件
├── media/      # 可移动媒体挂载点
├── mnt/        # 临时文件系统挂载点
├── opt/        # 可选应用程序安装目录
├── proc/       # 虚拟文件系统，包含进程和系统信息
├── root/       # 超级用户(root)的主目录
├── run/        # 运行时数据
├── sbin/       # 系统管理命令
├── srv/        # 服务数据
├── sys/        # 系统设备和总线信息
├── tmp/        # 临时文件
├── usr/        # 用户程序和文件
│   ├── bin/    # 用户可执行命令
│   ├── include/ # C/C++头文件
│   ├── lib/    # 用户库文件
│   └── share/  # 共享数据
└── var/        # 可变数据文件
   ├── log/    # 日志文件
   ├── spool/  # 打印队列和邮件等
   └── www/    # Web服务器数据

文件类型

Linux中有几种基本的文件类型：

普通文件（-）：包含文本、数据或程序代码的文件
目录（d）：包含其他文件和目录的特殊文件
符号链接（l）：指向另一个文件或目录的快捷方式
块设备（b）：以块为单位进行数据传输的设备，如硬盘
字符设备（c）：以字符为单位进行数据传输的设备，如键盘、鼠标
管道（p）：用于进程间通信的特殊文件
套接字（s）：用于网络通信的特殊文件

文件权限

Linux使用权限系统来控制对文件和目录的访问，权限分为读取（r）、写入（w）和执行（x）三种：

读取权限（r）：允许查看文件内容或列出目录内容
写入权限（w）：允许修改文件内容或在目录中创建、删除文件
执行权限（x）：允许执行文件或进入目录

权限应用于三类用户：

所有者（u）：文件或目录的创建者
所属组（g）：文件或目录所属的用户组
其他用户（o）：既不是所有者也不是所属组成员的用户

权限可以用数字表示：

r = 4, w = 2, x = 1
例如，权限rwxr-xr—用数字表示为754

linux基础行基础

基础命令

文件和目录操作命令

# 查看当前目录
pwd

# 列出目录内容
ls
ls -la           # 显示所有文件（包括隐藏文件）的详细信息

# 切换目录
cd /path/to/directory
cd ~             # 切换到用户主目录
cd -             # 切换到上一个工作目录

# 创建目录
mkdir directory_name
mkdir -p dir1/dir2  # 创建多级目录

# 创建空文件
touch file_name

# 复制文件或目录
cp source destination
cp -r source_dir destination_dir  # 递归复制目录

# 移动或重命名文件或目录
mv source destination

# 删除文件
rm file_name
rm -f file_name    # 强制删除

# 删除目录
rmdir empty_dir    # 只能删除空目录
rm -rf dir_name    # 递归强制删除目录及其内容

# 查看文件内容
cat file_name      # 显示整个文件内容
less file_name     # 分页显示文件内容
head -n 10 file_name  # 显示文件前10行
tail -n 10 file_name  # 显示文件后10行
tail -f file_name  # 实时查看文件更新

文本处理命令

# 在文件中查找文本
grep pattern file_name
grep -r pattern directory_name  # 递归搜索目录

# 排序文本
sort file_name

# 去除重复行
uniq file_name

# 文本替换
sed 's/pattern/replacement/g' file_name > new_file

# 文本分析
wc -l file_name  # 统计行数
wc -w file_name  # 统计单词数
wc -c file_name  # 统计字符数

系统信息命令

# 显示系统信息
uname -a

# 显示CPU信息
cat /proc/cpuinfo

# 显示内存使用情况
free -h

# 显示磁盘使用情况
df -h

# 显示磁盘分区
fdisk -l

# 查看当前登录用户
who

# 查看系统负载
uptime

# 查看进程信息
ps aux
top

常用参数详解：

ps — 进程快照：

参数	含义	示例
`a`	显示所有终端下的进程（含其他用户）	`ps a`
`u`	以用户友好格式输出（USER/PID/%CPU/%MEM/VSZ/RSS/STAT/START/TIME/COMMAND）	`ps aux`
`x`	显示无控制终端的进程（如后台守护进程）	`ps aux`
`e`	显示所有进程（等价于 `-e`）	`ps -ef`
`f`	显示进程树（父子关系）	`ps -ef --forest`
`-o`	自定义输出列	`ps -eo pid,ppid,cmd,%mem --sort=-%mem`
`--sort`	按指定列排序（`+` 升序/`-` 降序）	`ps aux --sort=-%cpu`
`-L`	显示进程中的线程	`ps -L -p <PID>`

常见组合：

ps aux — 最常用，查看所有进程及资源占用
ps -ef — 查看所有进程的 PID/PPID 关系
ps aux --sort=-%mem — 按内存占用排列，快速定位内存大户
ps aux \| grep nginx — 配合 grep 查找特定进程

top — 实时进程监控（交互式）：

启动后是交互界面，常用快捷键：

按键	含义
`q`	退出 top
`h`	显示帮助菜单
`k`	终止进程（会提示输入 PID 和信号）
`r`	修改进程优先级（renice）
`M`	按内存占用排序（%MEM 降序）
`P`	按 CPU 占用排序（%CPU 降序，默认）
`T`	按运行时间排序
`1`	展开/收起每个 CPU 核心的负载
`c`	切换显示完整命令行 vs 仅进程名
`u`	只显示指定用户的进程（输入用户名）
`W`	将当前设置写入 ~/.toprc 作为默认

输出字段含义：

%CPU — CPU 使用率（多核可达 100% × 核数）
%MEM — 物理内存使用率
VSZ — 虚拟内存大小（KB）
RSS — 常驻物理内存大小（KB）
STAT — 进程状态（R=运行, S=睡眠, D=不可中断, Z=僵尸, T=停止, <=高优先级, N=低优先级）

free — 内存使用情况：

参数	含义	示例
`-h`	以人类可读格式输出（K/G 单位）	`free -h`
`-m`	以 MB 为单位显示	`free -m`
`-g`	以 GB 为单位显示	`free -g`
`-s N`	每隔 N 秒刷新输出	`free -h -s 5`
`-t`	显示总计行	`free -h -t`

df — 磁盘使用情况：

参数	含义	示例
`-h`	以人类可读格式输出	`df -h`
`-T`	显示文件系统类型	`df -hT`
`-i`	显示 inode 使用情况而非容量	`df -i`
`--type=`	只显示指定类型的文件系统	`df -h --type=ext4`
`-x`	排除指定类型的文件系统	`df -h -x tmpfs`

grep — 文本搜索：

参数	含义	示例
`-i`	忽略大小写	`grep -i error /var/log/syslog`
`-r`	递归搜索目录	`grep -r \"listen\" /etc/nginx/`
`-n`	显示匹配行号	`grep -rn \"error\" /var/log/`
`-v`	反向匹配（显示不包含模式的行）	`grep -v \"^#\" /etc/nginx/nginx.conf`（去掉注释行）
`-l`	只显示包含匹配的文件名	`grep -rl \"listen 80\" /etc/`
`-c`	只计数匹配行数	`grep -c error /var/log/syslog`
`-E`	扩展正则表达式（等价于 egrep）	`grep -E “error
`-w`	匹配整个单词	`grep -w \"error\" /var/log/syslog`（不匹配 error404）
`-A N`	显示匹配行后 N 行	`grep -A 5 \"panic\" /var/log/kern.log`
`-B N`	显示匹配行前 N 行	`grep -B 3 \"OOM\" /var/log/syslog`
`-C N`	显示匹配行前后各 N 行	`grep -C 10 \"mysql.*down\" /var/log/syslog`
`--color=auto`	高亮匹配文本	`grep --color=auto \"error\" file`

权限管理命令

# 更改文件所有者
chown user:group file_name

# 更改文件权限
chmod 755 file_name
chmod u+x file_name  # 给所有者添加执行权限
chmod go-rw file_name  # 移除所属组和其他用户的读写权限

环境变量

环境变量是系统用来存储配置信息的变量，常见的环境变量包括：

PATH：命令搜索路径
HOME：用户主目录
USER：当前用户名
SHELL：当前使用的Shell
LANG：系统语言设置

# 查看环境变量
echo $PATH
env  # 显示所有环境变量

# 设置环境变量
export VAR_NAME=value  # 临时设置
echo "export VAR_NAME=value" >> ~/.bashrc  # 永久设置（对当前用户）
echo "export VAR_NAME=value" >> /etc/profile  # 永久设置（对所有用户）

Linux用户和权限管理

用户账户管理

Linux使用用户账户来区分不同的使用者，每个用户有唯一的用户ID（UID）：

普通用户：UID通常大于等于1000
系统用户：UID通常小于1000
root用户：UID为0，具有系统最高权限

# 添加用户
useradd username
useradd -m username  # 创建用户的同时创建主目录
useradd -s /bin/bash username  # 指定用户的Shell

# 设置用户密码
passwd username

# 修改用户信息
usermod -l new_username old_username  # 修改用户名
usermod -d /new/home username  # 修改主目录
usermod -G group1,group2 username  # 添加用户到多个组

# 删除用户
userdel username
userdel -r username  # 删除用户的同时删除主目录

# 查看当前用户
whoami

# 切换用户
su - username  # 切换用户并加载其环境变量
sudo command  # 以root权限执行命令

用户组管理

用户组用于对用户进行分组管理，每个用户组有唯一的组ID（GID）：

# 创建用户组
groupadd groupname

# 修改用户组
usermod -g groupname username  # 修改用户的主组
groupmod -n new_name old_name  # 修改用户组名称

# 删除用户组
groupdel groupname

# 查看用户所属的组
groups username
id username

Sudo权限管理

Sudo（superuser do）允许普通用户以其他用户（通常是root）的身份执行命令：

# 编辑sudoers文件
visudo  # 推荐的方式编辑sudoers文件

# 常见的sudoers配置
username ALL=(ALL:ALL) ALL  # 允许用户使用所有sudo权限
username ALL=(ALL:ALL) NOPASSWD:ALL  # 允许用户无密码使用sudo
username ALL=(ALL:ALL) /usr/bin/apt  # 只允许用户以sudo权限执行apt命令

Linux服务管理

服务概述

Linux系统中有许多服务程序，它们在后台运行，提供各种功能：

系统服务：如日志服务、时间同步服务
网络服务：如SSH服务、Web服务、邮件服务
应用服务：如数据库服务、缓存服务

服务管理命令

Systemd服务管理

Systemd是现代Linux系统中最常用的初始化系统，用于管理服务：

# 查看服务状态
systemctl status service_name

# 启动服务
systemctl start service_name

# 停止服务
systemctl stop service_name

# 重启服务
systemctl restart service_name

# 重新加载服务配置
systemctl reload service_name

# 设置服务开机自启
systemctl enable service_name

# 禁止服务开机自启
systemctl disable service_name

# 列出所有服务状态
systemctl list-units --type=service

# 列出所有已启用的服务
systemctl list-unit-files --type=service --state=enabled

常用参数详解：

参数	适用子命令	含义	示例
`status`	—	查看单元状态：是否运行、PID、最近日志	`systemctl status nginx`
`start`	—	立即启动，非持久化（重启后失效）	`systemctl start nginx`
`stop`	—	立即停止	`systemctl stop nginx`
`restart`	—	先 stop 再 start，适用于配置或版本变更	`systemctl restart nginx`
`reload`	—	发送 SIGHUP 让服务重读配置，不中断现有连接	`systemctl reload nginx`
`enable`	—	创建符号链接，让服务在开机时自动启动	`systemctl enable nginx`
`disable`	—	移除开机自启符号链接	`systemctl disable nginx`
`--type=service`	`list-units`	只显示 .service 类型的单元（默认显示所有类型）	`systemctl list-units --type=service`
`--state=`	`list-units`	按状态过滤：`active` / `inactive` / `failed` / `enabled` / `disabled`	`systemctl list-units --state=failed`
`-l`	`status`	不截断输出长的行（默认输出会被截断）	`systemctl status -l nginx`
`--failed`	`list-units`	只列出启动失败的单元	`systemctl --failed`
`is-active`	—	检查服务是否正在运行，返回 `active`/`inactive`，适合脚本判断	`systemctl is-active nginx`

使用场景对比：

重启服务后配置生效 → restart（中断连接）
在线重载配置不中断连接 → reload（仅限支持 SIGHUP 的服务如 nginx）
开机自启 → enable 不会立即启动，需再执行 start
临时禁用（不重启）→ stop；永久禁用 → disable && stop

常见服务示例：

sshd：SSH服务，用于远程登录
nginx：Web服务器
mysql或mariadb：数据库服务
docker：容器服务