Linux学习：初识Linux

1. 引子：

1.1 简述：操作系统

在我们日常的认识中，计算机是由硬件（显示器，键盘等）与软件（视频，游戏软件等）组成的。当我们去更深入了解时，可知计算机可以简单划分为如下的层状结构：

从图中可见，操作系统正处于承上启下的位置。而操作系统也正是一款进行软硬件资源管理的软件，它合理高效的调配软硬件资源来对其上的应用程序提供良好的稳定的运行服务。

1.2 学习工具

在学习Linux操作系统的过程中我所使用的工具为Xshell，其是一款远程终端软件，通过计算机网络调用云服务器。

1. 下载链接：Xshell官网
2. 云服务器将操作系统桌面的部分裁剪掉了，而命令行与图标的操作方式本质上没有什么不同，命令行相交于图标反而更高效。
3. Xshell中的粘贴（Ctrl + insert）与复制（Shift + insert）快捷键。
4. 于Xshell终端中输入 ifconfig 指令，可查看ip地址
5. Xshell终端中登录远程服务器的方式：ssh @[用户名][服务器公网ip]

2. Linux操作系统中的一些基础概念与指令

注：指令的出现时间早于图形化界面，二者在本质上并无区别。

2.1 简单指令

指令1：whoami

指令意义：查看当前账号

指令2：who

指令意义：查看当前系统中有哪些账户

指令3：pwd

指令意义：查看当前所处目录

2.2 ls指令与文件

<1> 指令：ls

指令意义： 显示当前目录下所有可见文件的名称

<2> 指令：ls -l

指令意义：显示当前目录下所有可见文件与目录的信息（文件类型，大小，文件名等）
注：文件信息被也称为文件与目录属性
补充：以d开头的为目录，以l开头的为文件

<3> 指令：ls -a

指令意义：显示当前目录下的所有文件与目录名
注：目录中存在着我们正常情况下不可见的隐藏文件与目录，隐藏文件的文件名都以 . 开头

<4> 指令：ls -al

指令意义：指令ls -a 与 指令ls -l的复合使用，其意义为查看所有文件（包含隐藏文件）的文件属性

<5> 指令：ls -d

指令意义：只查看当前目录的目录名

<6> 知识拓展：文件的构成

1. 当我们创建一个新空文件后，其文件内容显示为0kb，可此文件是否在真的不占用磁盘呢。试试上，空文件并非不占用空间，文件实则由两部分构成，一是文件内容，二是文件属性。
2. 注：文件 = 文件信息 + 文件属性（文件信息：文件名，文件内容代销，文件创建时间等）

2.3 cd指令与目录

<1> 知识拓展：Linux操作系统中的目录结构

1. 目录的结构为一棵多叉树
   图1：
   

2. 路径：本质上，路径为多叉树的一条条搜索路径
   <1> 绝对路径：从根目录开始一直到达指定目录的路径（只有一条，具有唯一性）
   <2> 相对路径：相对自身为参考点到达指定目录的路径

3. 路径的写法：
   <1> 根目录：在树这一数据结构的学习中，我们知道根结点为没有父亲结点（父亲结点为其自身）的结点。根目录的概念亦是相同，根目录，即为没有上级目录的目录，其名称为 /
   <2> 路径的表示方式：当我们想要表示一个目录的绝对路径时，我们需从根目录开始，逐步进入下级目录，直至到达寻找目录停止。在这一过程中我们经过所有目录，按照先后顺序将他们串联起来其间以 路径分隔符/ 分开，即为这一目录的绝对路径。
   注：以图1中的目录dir_b1为例，其绝对路径为 /dir_b/dir_b1
   <3> 隐藏目录与相对路径：每个目录下都存在着两个隐藏目录，在我们使用指令ls -l查看目录中的文件信息时，我们会发现名为..与.的两个目录，其中..代表上级目录.代表此目录。因此，同样表示dir_d1目录的路径时我们所处dir_a目录，可以使用相对路径的表示方式，进行如下操作：
   ../dir_b/dir_b1

4. 补充：
   <1> 目录结构的叶子结点一定是普通文件或者空目录
   <2> 目录结构的路上结点一定时目录

<2> 指令：cd [目录路径]（change dir）

指令意义：更改所处目录

<3> 指令：cd ~

1. 指令意义：跳转回当前用户的家目录。
2. 补充：在操作系统中用户都有一个属于自己的家目录，超级用户为/root，普通用户为/home/用户名

<4> 指令：cd -

指令意义：跳转回最近上一次所处的目录

<5> 指令：tree [目录路径]

1. 指令意义：将指定目录中的文件与子目录以树状的结构表示出来
2. 例：tree.列出当前目录
3. 安装指令：yum install -y tree

2.4 文件目录的新建与删除指令

<1> 指令：touch [文件]

1. 指令意义：新建一个不存在的文件
2. 补充：一个目录下不能存在同名的文件和目录

<2> 指令：mkdir [目录]

1. 指令意义：创建一个新目录
2. 补充：midir -p [目录路径]
   递归创建多级目录

<3> 指令： rmdir [目录]

1. 指令意义：删除目录（只能删除空目录）
2. 补充：rm -f[目录/文件]
   强制删除目录或文件
3. 补充：rm -rf[目录/文件]
   强制性递归删除目录及其中的内容不再询问

2.5 补充指令1：

<1> 拓展指令：stat [文件名]

指令意义：查看文件更多的属性列表，ACM时间等

<2> 指令：man [指令]

1. 指令意义：查看参数指令的意义
2. 安装额外手册：yum install -y man-pages
3. 补充：man [手册编号] [指令]
   在指定手册中查找参数指令
4. 注：指令的本质是可执行程序，printf 在Linux操作系统中也是一条指令（C语言编写的可执行文件）

2.6 文件编辑与拷贝剪切

<1> 指令：cp [文件/目录] [目录]

1. 指令意义：将文件拷贝至指定目录（当目录不为空时，无法正常拷贝）
2. 补充： cp -rf [目录][目录]
   将目录即中的所有内容强制递归拷贝至指定目录
3. 补充：cp -rf指令 在拷贝目录时，若不存在指定目录，则会将拷贝过去的目录更改为指定目录参数的名字
4. 补充： 拷贝目录时，不会拷贝目录中的隐藏文件
5. 补充：cp -rf * [目录] ，将当前目录下的所有内容拷贝至指定目录（通配符*，代表指定目录下的全部内容）

<2> 指令：mv [文件/目录] [目录]

1. 指令意义：剪切目录或文件到指定目录
2. 补充：当参数目录不存在时，剪切目录会更改为参数目录的名字。
   因此，我们可以通过在当前目录异名剪切指定目录/文件来实现重命名。

<3> 补充：指令：alias [新指令别名]=‘指令’

1. 指令意义：将指令重命名（重启系统后失效）
2. 指令：which [指令]
   可查看到指令在系统的位置
3. 指令的本质时可执行程序，所以实际上指令的
   安装就是将可执行程序拷贝到系统可以识别的路径下
   删除就是从此路径下移除。

<4> 指令：nano [文件]

1. 指令意义：打开文件，对文件进行编辑
2. nano编辑器安装指令yum install -y nano

2.7 文件的查看

<1> 指令：echo [字符] / echo “字符”（自带换行）

1. 指令意义：在显示器上打印指定内容

补充1：Linux操作系统的设计思想

echo（回响）指令向显示器上打印内容，我们亦可以理解为向显示器上写入内容，然后显示器进行了回显。
在Linux操作系统中，我们将一切软硬件资源都理解为文件，这样减少了编码维护的成本。大部分的硬件都由其的读写方法，根据作用不同，有些为空，键盘有写方法，读方法为空。

补充2：输入输出重定向

指令：echo “字符” > [文件]
此条指令的含义为将原本向显示器输出的内容，写入到一个指定文件中（当文件不存在，新建一个文件）

！ 输出重定向操作符> 与输入重定向操作符<

1. 使用输出重定向>向文件写入内容时，每次写入都会将文件内的已有内容清空。
2. 在我们想要向文件追加内容而不清空原有内容时，我们应使用追加重定向操作符>>。

<2> 指令：cat [文件]

1. 指令意义：打印文件内容
2. 指令：cat（从键盘中读取打印，不自带换行）
   键盘文件读取什么，就像显示器写入什么（输入什么，打印什么）
3. 指令：cat -n（带行号的打印）
4. 指令：cat -s（不输出多行空行的打印）
5. 指令：tac [文件]（逆向输出文件内容）
6. 指令：cat < [文件]（从文件中读取内容打印）
   （联系C中的fopen函数）

<3> 指令：more [文件] / less [文件]

注：cat只适合查看小文件，当我们需要查看大文件时，我们应使用more/less命令。

1. 指令：more（通过 Ctrl + Enter键换行，Ctrl + C中断）
2. 指令：less（可使用上下键，输入跳转至指定行号，更加灵活，q键退出）
3. 大文件创造命令i=0; while [ $i -le 100000 ]; do echo "hello $i"; let i++; done > file.txt

<4> 指令： head -[行数] [文件] / tail -[行数] [文件]

1. 指令：head查看前n行的文件内容
2. 指令：tail查看后n行的文件

补充：获取大文件指定区间内的内容

读取[80000, 80010]之间的内容：

1. 先读取前80010行的内容创建一个文件，再读取新建文件的后10行内容。
2. 命令行通道：|（将前一个命令的输出结果传输给下一个命令）
   由此，可以将创建中间文件的步骤优化，实际指令如下：
   head -80010 file.txt | tail -10

2.8 时间相关指令

<1> 指令：date

1. 指令意义：显示时间
2. 补充：（格式化输出选项）
   <1> date +%Y（输出年份）
   <2> date +%m（输出月份）
   <3> date + %d（输出日期）
   <4> date + %H（输出小时）
   <5> date + %M（输出分钟）
   <6> date + %S（输出秒数）
   注：格式化输出选项可进行复合使用
   date +%Y-%m-%d / %H:%M:%S
   (以年-月-日 / 时:分:秒的格式输出时间，分隔符可以任意替换)
3. date -d @0
   (返回时间戳，1970年1月1日00:00:00，根据时区略有不同)
4. 时间在软件开发，操作系统中的意义：
   因为时间戳的连续性唯一性，其衍生出的使用开发日志，记录软件开发的关键结点，当项目出现问题时可以辅助程序员进行问题查找。

<2> 指令：cal

1. 指令意义：打印当前月份的日历
2. cal [年份]（打印指定年份的日历）
3. cal -1，cal -3（打印当前一个月的日历，打印先在往后三个月的日历）

2.9 查找指令

<1> 指令：find -name [文件名]

注：此指令的指令选项很多，日后慢慢了解学习。

1. 指令意义：查找当前目录下所有文件名为文件参数的文件。
   （以深度优先的算法遍历树状结构，初次较慢，其后调用有缓存）

<2> 指令： which [指令]

1. 指令意义：在系统中查找参数指令的位置

<3> 指令 whereis [关键字符]

1. 指令意义：查找文档
   （whereis test.*，含test的文档，文件后缀任意，通配符）

2.10 行文本过滤工具与打包压缩

<1> 指令：grep ‘字符’ [文件]

1. 指令意义：筛选出文件存在指定字符的行
2. grep -i ‘字符’ [文件]（忽略字符大小写筛选）
3. grep -n ‘字符’ [文件]（打印删选行时标识行号）
4. grep -v ‘字符’ [文件]（筛选出不含指定字符的行）
5. ps指令，查看进程，ps ajx指令查看所有进程
   ps 指令配合使用可筛选出指定日志等级（error等）的信息
   ps ajx | grep ‘sleep’

<2> 指令：sort [文件]

1. 指令意义：将文件中的内容按照特定排序规则排序
2. sort -r [文件] （反向排序）

<3> 指令：uniq [文件]或uniq -u [文件]

1. 指令意义：将文件相邻且内容相同的行去重合并
2. uniq -d [文件]（显示出重复的行）
3. uniq -c [文件]（列出所有行重复的次数）
4. 补充：wc [文件]（统计文件中的字符数）
   wc -l [文件]（统计出文件的行数）

补充：sort指令与uniq指令一起使用可以将文件去重（sort [文件] | uniq）

<5> 指令：zip 与 unzip

补充：压缩与打包
文件项目的打包与压缩是文件传输的常用手段

1. 打包：将多个文件合并为一个文件，防止文件丢失
2. 压缩：通过各种压缩算法将文件内容减少
   （网络传输更节省时间，不同的压缩文件有不同的压缩算法）

1. 指令：zip [文件.zip] [文件]

1. 指令意义：将文件压缩（当目录不为空是，无法正常将整个目录压缩，只能压缩为一个空目录）
2. zip -r [文件.zip] [目录]（递归式的将整个目录压缩为一个文件）

2. 指令：unzip [文件.zip] -d [目录]

1. 指令意义：将压缩的文件解压缩到一个目录中或解压缩为一个新目录

<6> 指令：tar -cxf [文件.tar] [目录]

1. 指令意义：（-c创建，-z压缩，-f档名）以tar的方式压缩真个目录
2. tar -cvxf [文件.tar] [目录] （压缩目录，显示过程）
3. tar -xvzf [文件.tar] -C [目录]（解压缩文件到指定目录，显示过程）（-v 显示过程）

2.11 补充指令2：

<1> 指令：uname -a

1. 指令意义：查看系统体系结构
2. 补充： uname -r
   查看计算机架构（发行版，内存信息等）

<2> 指令：historty

1. 指令意义：查看登录开始目前为止输入过的所有指令

<3> 指令：‘字符提示’ + 双击Tab键

1. 指令意义：检索含提示字符的所有指令

<4> 快捷键 Ctrl + C（中断）快捷键 Ctrl + D（直接退出系统）

<5> 指令：shutdown

1. 指令意义：关机
2. shudown -t [秒数]
   多少秒后关机
3. shutdown -h
   立即关机
4. reboot（直接关机）

<6> 指令：sz [文件]

1. 指令意义：从Linux操作系统中传输文件至windows系统
2. 安装指令：yum install -y lrzsz

<7> 补充：Linux系统向另一个Linux系统中传输文件

指令：scp [文件.tgz] [用户]@[公网ip] : [指定目录]