声明：本篇文章参考和引用了2023下半年吉林大学郭东老师的PPT，如有侵权，请联系我，我将会立马删除

一、UNIX操作系统

1.历史简介

1969年诞生于AT&T贝尔试验室

开发者是Ken Thompson 和 Dennis Ritchie

最初使用汇编语言开发，后用C语言重写UNIX源码，UNIX和C完美地结合成一个统一的整体

UNIX以源代码的形式发行，形成了两个重要的流派:
UNIX SYSTEM V （AT&T）和 Berkeley UNIX(UCB)

2.标准化

即对每种实现必须定义的各种限制进行说明

有两个重要的UNXI标准：

系统V接口定义 SVID 例如： at&t
可移植操作系统接口 POSIX 例如：IEEE、 ISO

3.其他的UNIX系统

1> Linux

目前应用最为广泛的类UNIX系统

背景

「两个人」：

Richard Stallman和 Linus Torvalds，前者启动GNU项目创建FSF组织提出copyleft理念制订GPL协议发起开源运动

「四个一」：

一个项目 GNU

GNU’s NOT UNIX

目标：

创建一个自有共享可以被任何人修改的类UNIX操作系统

与UNIX系统兼容

不受UNIX名字和源代码私有权限制

能运行UNIX程序

GNU项目完成了许多UNIX系统上应用程序的仿制品

GNU项目开发的重要软件工具有：

GCC:GNU编译器套件，包括GNU c编译器

G++：C++编译器是GCC的一部分

GDB：源代码级的调试器，支持多种语言

GNU make: UNUX make命令的免费版本

bash: 命令解释器（shell）

GNU Emacs : 文本编辑器及环境

未成功开发操纵系统内核

一个组织 FSF

自由软件基金会

目标：
执行GNU计划

提供技术法律以及财政支持

开发更多的自有软件
一个理念 Copyleft
一个许可证 GPL

背景：
发行大型软件需要的合适许可协议

已经有的许可协议：

Copyright©：版权所有，即软件的一切权利归软件作者私有，用户只有使用权没有其他权利包括复制软件的权利

Richard Stallman提出Copyleft的概念（著左权）

利用现有的著作体制来保护所有用户和二次开发者的自由授权方式

它赋予所有人运行程序，复制程序，修改程序和发行修改程序的权限，但是使用者不能在修改后的软件上添加限制

基于copyleft Stallman提出来了GPL许可证，GNU通用的公共许可证

GPL授予程序接受人以下权利，或称“自由”：

赋予所有人运行程序，复制程序，修改程序和发行修改程序的自有

重新发行软件的人不能在修改后的软件上添加限制

GNU开发的工具都在GPL下发行

意义：

其他开源许可证：
Apache ,BSD,MIT,Mozilla

Linux的诞生

内核在GPL协议下发布，参与了开源运动，Linux内核更新速度极其快

吉祥物：tux

Linux的含义：操作系统内核或者是基于linux内核的操作系统

Linux操作系统版本：包括内核版本和发行版本

[内核版本]：有Linux内核社区统一进行发布，包括主版本号次版本号和修订次数，奇数表示开发版本，偶数表示稳定版本，修订次数标明内核被修改的次数

「发行版本」发行版的名称或版本号是由发行版的维护者决定

2> UNIX操作系统概要

计算机系统= 硬件+系统软件+应用软件

UNIX操作系统是包含了文本编辑器编译器和其他系统工具程序的程序集

UNIX操作系统是按照分层软件模型实现的

内核：

「相关概念」

虚拟计算机：UNIX向系统中每个用户指定一个执行环境，这个环境称为虚拟计算机，包括一个用户接口终端和共享的其他计算机资源，UNIX是多用户操作系统虚拟计算机的集合，而从用户视角是独想计算机

进程：UNUX系统通过进程向用户分配资源

「特征」

可移植性（c语言保证）

多用户性：多用户同时共同使用计算机，各个用户执行不同的程序，提供安全机制隔离用户

多任务性：启动一个任务后继续执行其他任务，允许用户在前台和后台多个任务之间进行切换

分级文件系统：对数据和程序文件进行分组管理，便于查找文件和程序

与设备独立的输入输出操作：

用户界面shell：

命令解释器：控制用户与系统的交互，实现用户命令输入与结果输出

shell脚本： UNIX Shell是一种成熟的编程语言，Shell 脚本包含一系列命令，实现较为复杂的功能

系统工具与服务：UNIX系统包括100多个系统工具程序（命令），标准的UNIX系统组成部分完成用户所需要的各种功能

二、Linux入门

1.登录系统

「登录作用」

UNIX是一个多用户操作系统。
用户在使用UNIX系统前必须进行登录

「登录方式」

本地登录：在本地输入用户名和密码登录
远程登录：使用远程登录软件登录 eg: ssh

「命令提示符」

最简单的命令提示符只有一个字符，一般root根用户是#，普通用户是$，用户可以设置提示符，显示丰富系统信息。

普通用户

「修改口令」

passwd命令来修改或创建口令

1.可以修改自己的口令:

2.修改别人的口令

1	passwd username

只有root可以

3.创建口令

1	passwd username

应用场景：root创建普通用户后，为其分配初始口令

「退出系统」

用户完成工作后离开系统的过程，退出意味着和系统断开连接结束对话

三种方法：

1
2
3

exit
[Ctrl-d]
logout

logout需要在登录shell中

2.命令

UNIX系统有几百条命令/系统工具
绝大多数命令格式相同
大部分UNIX提供在线帮助 help man info
通过输入命令告诉系统要做什么事
命令行中回车键解释为命令行的结束符

例子：

「命令格式」

基本格式

命令本身和命令+选项

#命令+选项
ls -a     #显示目录中的隐藏文件
ls -a -l  #将隐含的文件用长格式形式显示
ls -la    #作用同上，写法不同
#命令+参数
ls /home  #显示指定目录的文件 
#命令+选项+参数
ls -a /home  #命令+选项+参数

不同流派

「日期和时间的显示」

date

UNIX使用24小时制

「用户信息」

who命令

who

第一列：登录用户名，登录用户名

第二列：登录终端号，登录到哪里

第三列：登录时间

第四列：登录主机，从哪里登录的

「终端」

物理终端：一套输入输出设备，用于用户登录和使用计算机，如连接在计算机上的显示器，鼠标，键盘与名词主机对应

虚拟终端（tty）

本地的linux系统提供的，例如虚拟机或者是linux系统服务器之类的，

虚拟机登录

使用虚拟机登录终端为tty

capture_20231128142808500

对于Ununtu图形化界面

伪终端（pty）

由远程登录软件或终端模拟软件模拟出的终端

手机软件远程登录

「常用其他命令」

who am i和whoami命令

1 2	who am i who am I

显示终端上登录的用户信息

whoami

显示用户名

显示日历 cal命令

默认显示当月日历

参数中可以指定年和月，显示指定年月的日历表

help命令 man命令 info命令

「内部命令」 shell代码中的一部分，shell启动后驻留内存，执行速度快

「外部命令」保存在文件系统中的程序，被调用时才载入内存执行

last命令

last

它用来展示关于系统用户最后登录会话的信息

capture_20231128153410861

输出的每一行从左到右包含的列分别是：

用户名。当系统重启或者关闭时，last显示指定用户为reboot或者shutdown。

会话占用的 tty。:0通常意味着用户登录了一个桌面环境

IP 地址或者用户登录的主机名

会话开始时间和停止时间

会话时长。如果会话仍然是激活的，或者用户没有登出，last 将会显示信息，而不是时长

history

显示输入的所有命令记录

history

「命令行快捷键与命令补齐」

3.shell

4.软件的安装与卸载

「安装软件」

1.两种方法

下载软件源代码后编译安装
基于网络存储库安装/更新软件

两种基于网络存储库的软件安装方法：

1.yum后继为dnf eg：Redhat OpenEluer

2.apt eg:Ubuntu Debian

2.使用yum（dnf）安装软件包

软件包集合：服务于一个共同的目的一组软件包，例如系统工具集等

使用dnf可以对软件包组进行安装和删除等操作，使相关操作更高效

5.登录过程

启动过程

操作系统常驻部分载入内存其余部分保留在磁盘上，用户请求时候再载入内存，用户登录时 shell程序载入内存。

[init进程]：UNIX系统所有进程的祖先进程，启动所有系统服务和后台进程，系统启动后init创建虚拟终端为用户登录做准备

三、vi编辑器

工具软件，文本编辑器，用于创建新文件或修改旧文本文件，编辑对象是文本文件，相对简化的字处理器

1.工作模式

「命令模式」

启动后默认进入，所有的输入都被看作命令，不显示，被执行，通过按键删除字行段落，移动光标或者执行其他操作

「末行模式」

按下冒号，在最后一行输入命令，回车结束命令

「文本输入模式」

键盘输入文本字符，屏幕显示用户输入

「模式切换」

注意大小写和英文字符

2.基本操作

「打开或创建文件」

1
2
3

vi     #在当前工作目录新建一个文件并打开

vi myfirst #存在myfirst文件则为打开文件，不存在则新建并打开

「编辑文件」

按下小写字母 i 进入文本输入模式
通过键盘进行输入文本
按下 BackSpace或者Ctrl+h删除字符
每行结束后按Enter进入下一行

「保存文件与退出」

按下ESC退出文本编辑模式进入命令模式，输入

1
2
3

:wq
:x
ZZ

上述三种的其中一种，按下回车即为保存并退出

:q

若文件没被修改即为退出，已经被修改未保存则无法退出

:q!

不保存文件直接退出

「存储缓冲区」

「光标的移动」

命令模式下

命令模式进入文本输入模式不同的命令键有不同的效果：

光标移动键(命令模式)

精准定位

命令模式：

末行模式：

翻页：

文件修改：

命令模式下：

删除字符：

#删除单个字符
x
#数字n+x删除n个字符
2x
#撤销当前行的修改
U
#撤销最近的修改
u

删除行和单词

#删除光标所在行
dd
#数字n+dd删除n行
2dd#删除两行
#删除光标所在单词
dw

重复上一次操作

替换字符

载入文本

从其他文件中载入文本内容

1 2	:r 文件名 #指定文本副本插入当前文件光标的下一行

1 2	:a,b w file #把文件的a到b行写到file中

文件重排：

#复制当前行
yy
#删除当前行
dd

使用操作符和域控制键修改/重排文本

3.定制vi

「选项格式」

#只显示修改过的选项
:set
#显示X的值
:set X?

例如：

#显示行号
:set nu
#取消显示行号
:set nonu

「vim配置文件」

1 2	~/.exrc ~/.vimrc

vi编辑器中使用命令设置的所有选项都是临时的，退出vi就会失效

在用户主目录创建 ~/.exrc 或 ~/.vimrc 配置文件，设置选项后，可使每次启动时选项保持不变

4.搜索替换与命令执行

「搜索」

#命令模式下输入
/+要搜索的字符即为从光标所在的位置查找字符
#例如：
/A

按下N是下一个匹配与命令搜索方向相反，按下n为下一个匹配，与命令搜索方向相同

「搜索并替换」

1 2	:「行范围」 s/被替换单词/新单词/[g] #g是全行替换，行范围默认为当前行

「运行shell命令」

#: ! command
: ! date
#将命令执行结果加到文本中：
:r! command

四、Linux文件系统

1.磁盘组织

目录：Linux文件系统的组织单元

Linux文件系统通过目录对文件进行组织管理，

2.文件类型

UNIX文件视角：

文件是字节序列，一切都是文件
文件可以分为，普通文件、目录文件、特殊文件

1 2	#查看文件类型 file 文件名

3.目录详述

目录结构以层次结构进行组织

父子关系：相邻两层目录间的关系

上层目录是下层目录的父目录，下层目录是上层目录的子目录

重要目录：Linux系统的标准目录

「重要目录作用」

「主目录」

主目录：管理员在创建用户的时候为其分配的特定目录

「工作目录」

工作目录：用户先在在文件系统中的目录

1 2	pwd #查看目前的工作目录

「路径」

路径：文件在文件系统中的位置描述方式

路径名用来定义文件。

绝对路径：从根目录开始到文件的路径

相对路径：从当前目录开始到达文件的路径

「特殊符号」

点（.）：表示当前目录

「命名约束」

文件和目录如何命名。

4.目录操作命令

「cd命令」

1 2	cd [目录名] #改变工作目录

cd
#返回用户主目录
cd .
#进入当前目录
cd ..
#进入上一级目录
cd ~
#进入当前用户的主目录
cd ~tux
#进入tux主目录，前提是你有权限进入

「mkdir命令」

mkdir 目录名
#创建目录
mkdir 目录名1 目录名2 目录名3
#创建多个目录

1 2	#一次创建多层目录 mkdir -p xx/yy/zz

「rmdir命令」

1 2	#删除目录，只能删除空目录，即目录中只含有.和.. rmdir 「目录名」

「ls命令」

1 2	#显示指定目录内容 ls 「目录名」

选项 -l：

第二列：文件的链接数

第三列：文件的所有者，通常与文件创建者用户名相同，文件的所有者发生转移，则两者不同

第四列：文件所属的组，管理员创建用户时，指定用户隶属于某个组，用户创建文件时，文件属于用户默认隶属的组

第五列：文件大小，单位字节

第六列：文件上一次修改的日期和时间

第七列：文件的名称

选项 -a：
查看隐藏文件

「cat命令」

1 2	#显示一个或多个文件的内容 cat 文件名1 文件名2

「rm命令」

1 2	#删除文件 rm 文件名

五、UNIX文件系统高级操作

1.shell重定向

「输出重定向」

输出重定向允许用户将命令（进程）的输出保存到文件中

shell使用>和>>作为输出重定向操作符

1 2	command > filename #覆盖重定向 command >> filename #追加重定向

「输入重定向」

输入重定向允许用户从指定文件得到输入来运行命令

shell使用<和 <<作为输出重定向操作符

1 2	comand < filename #命令行中使用 command << 分界符#脚本编程中使用

2.文件操作命令

「cat命令」

1 2	cat filename #命令参数 cat < filename #输入重定向

1	cat > filename #使用cat和输出重定向可以创建文件

1	cat >> filename # 若文件不存在则会创建文件并将键盘输入内容输入到文件中，如存在则追加输入

1 2	cat filename > filename.copy #复制文件 cat filename1 filename2 > filename.copy #复制多个到一个

「cp命令」

1 2	cp 文件名1 文件名2 #创建文件副本 cp filename1 filename2 目录名 #将一个或多个文件复制到指定目录

命令选项：

-i：如果目标文件已经存在要求确认

-r：将目录复制到新的目录

「mv命令」

1 2	mv 文件名（s）目录 #将文件移到其他目录（非文件所在目录） mv 文件名1 文件名2 #移动并改变文件名

命令选项：

-i ：如果目标文件已经存在要求确认

「ln 命令」

在已存在和新文件名之间创建链接，为已存在的文件起新名字，使用不同的名字引用同一文件

在不同目录中频繁操作同一文件
在每个目录中建立该文件的链接文件，通过链接文件对原文件进行操作
链接文件不占用过多的磁盘空间

涉及文件存储的三个部分

「wc命令」

#计算一个或者多个文件的行数、字数和字符数
wc [文件名]
#无参数默认键盘输入
wc
#统计多个文件
wc [文件名] [文件名]

选项：

-l ：统计行数

-c：统计字符数

-w：统计字数

3.文件名替换

「?通配符」

代表单个字符,不可为空

「*通配符」

文件名中的任意个字符（包括0个）

「[] 通配符」

包含括号中指定的任一字符

4.其它文件操作命令

「find命令」

在多层目录中搜索指定文件，快速查看文件指定部分

搜索选项：

-name : 通过文件名查找文件

-type: 通过文件类型查找文件

动作选项：

-exec:用户给出命令，对找到的文件进行操作

-ok:用户执行命令前需要确认

「head命令」

1 2	#显示文件头部若干行 head [filenames] #默认显示前10行

-n：显示文件前n行

「tail命令」

1 2	#显示文件尾部若干行 tail [filenames] #默认后10行

-n ：显示文件后n行

「cut命令」

1 2	#从文件中取出指定域或列 cut 选项文件名

-f : 指定域位置，1，3，5 1-3，5

-c ：指定字符的位置

-d ：指定域分隔字符

「paste命令」

1 2	# 逐行连接两个或多个文件 paste file1 file2+（s）

-d：指定具体分隔符，默认为制表符

「more命令」

1 2	#另页查看工具 more filename

-lines :每屏显示的行数

+line-number :从第line-number 行开始显示

+/pattern : 从包含pattern的行的上两行开始显示

-c :在显示每页之前清屏

-d :显示提示[Press space to continue, ‘q’ to quit]

「less命令」

1 2	#分页查看工具，允许在文件中向后和向前移动 less filename

基于more 和 vi 更高级的工具

5.UNIX 内部：文件系统

六、探索shell

1.启动shell

用户成功登录系统，shell启动，用户退出，shell进程结束

系统中每个用户都有一个默认的shell，在系统口令文件/etc/passwd指定

2.shell的主要功能

「正则表达式」

例子：

POSIX标准正则表达式：

扩展正则表达式：仅在部分程序中支持，例如 egrep、awk 等

例子：

正则表达式与通配符区别：

「echo命令」

1 2	#将消息参数显示在用户终端上，没有参数输出空行 echo message

-n ：禁止换行，输出后不换行

-e ：解释反斜杠引导的转义字符（用于控制消息格式的字符，字符串的一部分，以\开始由shell解释为用户想要得到的输出）

「消除元字符的特殊含义」

元字符：shell中具有特殊含义和用途的字符，在shell中出现时不代表字面含义

如：

消除元字符特殊含义的元字符：

\ :后面的元字符按照字符的字面量解释

" " ：取消除$、`、\外元字符的特殊含义。双引号中保留空白字符（空格、制表和换行符等）

’ ’ ：单引号中任何字符都失去特殊含义，单引号中保留空白字符（空格、制表和换行符等）

3.shell变量

shell为响应用户请求，保存一些信息到shell变量中

变量有名称，可以通过赋值来控制或定制系统环境

「显示和清除变量：set和unset」

1 2	#查看当前使用的shell变量（环境变量和局部变量） set

1 2	#删除不需要的变量 unset

赋值时，等号左右无空格

「给变量赋值」

「显示shell变量的值」

shell变量可用于在命令行中帮助保存复杂选项或参数

「shell的标准变量」

标准变量：

HOME:保存用户主目录；用于其他命令定位主目录

PATH : 设置shell载入外部命令（程序）时所要查找的目录

路径间的分隔符是：

PS1 : 设置作为命令提示符的字符串

PS2 : 多行输入一条命令时，设置第二行及以后行的提示符，默认为>

SHELL：设置登录的shell的完整路径

TERM ：设置终端类型

4.其他元字符

「执行命令：使用重音符号 ` 」

1	# `告诉shell先执行重音符号扩起来的命令，结果替换命令行中原来扩起来的命令，也称命令替换符

「命令序列：使用分号 ; 」

1 2	#在一个命令行中分隔多个命令，shell从左到右执行 ;

「命令编组：使用括号 ( )」

1 2	#几个命令放在一对括号中，编为一组执行，编组命令可以被重定向 ()

「后台处理：使用 & 符号」

UNIX 是多任务系统，允许同时执行多个程序

「链接命令：使用管道操作符 | 」

| ：将一个命令的标准输出作为另一个命令的标准输入

5.其他UNIX系统工具

「sleep命令」

sleep：使执行该命令的进程延时指定的秒数

「ps 命令」

ps：查看进程详细信息

选项：

-e：显示所有进程
-f：显示信息的完整列表（包括完整的命令行）

「kill命令」

kill ：发信号给指定进程，进行进程间的通信

1	kill [-signal] PID

「tee命令」

注意：覆盖式输出。

选项：

-a ：追加而非覆盖

「grep命令」

在一个或多个文件中查找满足特定格式的行

「sort命令」

对文件内容按照字母或者数字顺序排序

6.启动文件

「shell环境配置文件」

「登录shell与非登录shell」

「配置文件功能」

「alias命令」

7.UNIX进程管理

七、程序开发

1.程序的编辑、翻译与执行

「建立可执行程序的步骤」

编写源文件（源代码）
建立目标文件（目标代码/目标模块）
建立可执行文件（可执行代码/载入模块）

「编译/解释程序」

2.编译、链接C/C++程序

gcc ： GNU C 编译器，Linux通用 C 语言编译器

g++：GNU C++ 语言编译器

「gcc / g++ 执行编译的步骤」

预处理：把头文件展开，去掉注释，宏替换，条件编译等；

生成 .i 文件
编译：将预处理后的文件转换成汇编语言

生成 .s 文件
汇编：由汇编语言变为目标代码（机器代码）

生成 .o 文件
链接：链接目标代码，生成可执行程序

「gcc / g++编译程序」

1	gcc [选项] 源文件名

选项：

-c ：只进行预处理、编译和汇编，只生成程序的目标代码文件

-o ：指定生成的可执行程序名，缺省时候生成的可执行程序名是 a.out ；语法: -o 文件名

3.重定向程序输出与出错信息

4.make工具（看不懂原理）

make工具： GNU工程化编译工具，用于编译众多相互关联的源代码文件

八、shell编程

1.UNIX shell编程语言简介

前提条件：

对于使用sh命令的方法：脚本中的命令要与使用的shell兼容
对于第二种方法：要先使文件对于用户或所有者具有可执行权限

「退出shell的方法」

1 2	exit Ctrl -d

「执行脚本」

1
2
3

sh program  #不需要执行权限，在子shell中进行，脚本文件需要与所用shell兼容
./program   #要具有可执行的权限，在子shell中进行
. program   #不需要可执行权限，在当前shell中执行

2.编程基础

「命令置换 ``命令」

将一个命令的输出作为另一个命令的参数(重音符号)

`command`

「读取输入 read命令」

从标准输入设备读入字符串存入变量中

多变量输入：输入中第1个字符串存入第1个变量，第2个字符串存入第2个变量，…，字符串数多于变量数，所有剩余字符存入最后一个变量

「自定义变量」

变量名=变量值

shell不支持数据类型，赋给变量的值解释成字符串
变量名遵守与文件命名同样的语法规则
变量可以在shell提示符下定义并使用

生存周期：变量保存在内存中，直到脚本结束或终止

「清除变量」：

unset 变量名

「显示变量值」：

echo $变量名

「命令行参数」：

又称位置变量，用户输入命令时后面跟的数据项，空格分隔

参数传递给程序，可以改变程序行为或执行顺序
按顺序命令行参数被命名为$0、$1、…$9
*命令行参数多于9个，第9个之后的被忽略，但可通过$获得

「set 命令」

给位置变量赋值，set参数依次赋值给位置变量

「exit」

shell内部命令，立即终止程序运行

exit n

n是退出状态，也称返回码
没有提供返回码，使用shell执行最后一条命令的退出值
为与其他UNIX程序/命令完成时返回一个退出状态，保持一致，编写shell脚本，返回给父进程一个退出状态

3.条件与测试语句

「if-then」

if [ condition ]
then
	
	
	
fi

「if-then-else」

if [ condition ]
then
	
	
	
else
	
	
fi

「if -then-eif」

if [ condition1 ]
then
	
elif [ condition2 ]
then
	
elif [condition3 ]
then 
	
else
	
fi