Linux 基础知识¶
很多人是因为迫不得已而使用 Linux （最常见的是上ICS）。更深入的想一想，还有没有其他使用Linux的原因呢？
对于 Windows 等带图形化界面操作系统，我们所访问的其实是设计者抽象出的交互逻辑。但对于高效的系统，自底向上的彻底理解和掌握是高效使用系统的必备途径。我们得以更深入洞悉文件和文件之间的联系，获得系统更高的主动权。同时，以最小化的人机接口访问能把足够多的资源投入至计算，获得最高的资源利用率。Linux 正是带着这样的思想而诞生的。
因此，学习 Linux，我们需要掌握：
- 对这一套思想有充分理解、能顺利玩一些玩具
- 使用现有的工具操作命令行、把他人准备好的软件运行起来
- 创造新的工具
让我们开始吧！
Linux 的历史和发展¶
在20世纪80年代，主要的几个计算机系统有UNIX、DOS和Mac OS。当时，UNIX系统昂贵且无法用于个人计算机，DOS太简陋了且闭源，Mac OS则只用于苹果电脑，计算机科学教育严重受限。为了解决这个问题，Andrew S. Tanenbaum教授设计了MINIX系统，并将其用于教学。然而该系统功能有限且不实用。
当时在芬兰赫尔辛基大学读大二的Linus Torvald在用过MINIX之后，受到了启发。在1991年，他利用UNIX的核心，吸收了MINIX的精华，剔除了不必要的部分，编写了一个新的操作系统内核，并将其命名为Linux 0.01，该内核能够运行在x86架构的个人计算机上。这就是后来各种Linux的雏形。1994年，Linux 1.0版本发布，标志着Linux的正式诞生。
Linux内核采用了GPL协议，这使得任何人都可以自由地使用、修改和分发它。这种开放的理念吸引了大量的开发者和用户，形成了一个庞大的社区。如今，Linux已经与Windows、macOS成三足鼎立之势，成为全球最流行的操作系统之一，更成为了开源技术的象征。
然而，不管怎么讲故事，Linux最终还是一个操作系统，我们还是先要获取一个基于Linux的系统当玩具：不摸一摸，知道用起来舒不舒服，又了解它干啥呢？
Linux 的发行版¶
虽然我们经常说"Linux系统"，但是实际上Linux并不是一个操作系统，它仅仅是一个内核（Kernel）。一个完整的操作系统还需要很多其他的组件，例如文件系统、图形界面、应用程序等。为了方便用户使用，很多组织和公司将Linux内核和其他组件打包在一起，形成了一个完整的操作系统，这就是我们常说的Linux发行版（Distribution）。Linux发行版种类繁多，每个发行版都有其独特的特点和适用场景。
| 发行版 | 特点 | 更新频率 | 适用情况 |
|---|---|---|---|
  Ubuntu |
用户友好，社区活跃 | 两年 | Linux新手，桌面用户 |
  Debian |
稳定，软件包丰富 | 两年 | 服务器等生产环境 |
  Fedora |
最新技术，社区驱动 | 半年 | 开发者，技术爱好者 |
  RHEL |
商业支持，稳定 | 三年 | 企业用户，服务器 |
  CentOS |
RHEL的免费版本 | 死了 | 企业用户，服务器 |
  Arch |
滚动更新，极简 | 以天计 | 高级用户，DIY爱好者 |
  NixOS |
声明式配置，原子升级 | 以天计 | 高级用户，系统管理员 |
  Rocky |
Cent的复活版本 | 三年 | 企业用户，服务器 |
 Alma |
Cent的复活版本 | 三年 | 企业用户，服务器 |
  Mint |
基于Ubuntu，用户友好 | 两年 | Linux新手，桌面用户 |
  Manjaro |
基于Arch，用户友好 | 以月计 | Linux新手，桌面用户 |
  openSUSE |
稳定，企业支持 | 八个月 | 企业用户，服务器 |
  Gentoo |
源码编译，极致定制 | 以月计 | 高级用户，DIY爱好者 |
  Kali |
安全测试，渗透测试 | 半年 | 网络安全专业人员 |
  Alpine |
轻量级，安全 | 以月计 | 容器，嵌入式系统 |
  统信UOS |
中国本土，兼容Windows | 两年 | 政府，企业用户 |
对于什么都不会的小白而言，我们推荐使用Ubuntu、Mint、Manjaro等用户友好的发行版。
Linux的基本操作¶
得了，来了啥也别说，先跑个小火车：
sudo apt update
sudo apt install -y sl
sl
执行以上命令，我们就可以看到一个小火车在终端上跑了过去。
sl是一个玩具软件，它的全称是Steam Locomotive，是一个在终端上显示火车动画的程序。这不仅能够展示ASCII艺术的魅力，还能矫正打错的ls命令（列出目录内容）。
apt是Debian及其衍生发行版（如Ubuntu）中用于管理软件包的工具。它可以用来安装、更新和删除软件包。
于是我们就能看到，一个程序就这么跑起来了。
让我们看看上面内容是怎么发生的。我们刚刚输入的命令大概是这样的形式：
程序 子命令 [选项] [对象]
其中，除了子命令，选项和对象都是可选的。我们就用第二个命令来举例说说：apt是程序，install是子命令，-y是选项，sl是对象。
看起来很明确。
那么，我们怎么知道有什么程序，我们又怎么使用它们呢？对于第一个问题，我们可以通过搜索来解决；对于第二个问题，我们可以通过手册来解决。
<program> -h：这是最简单的方式，直接查看程序的帮助信息。通常会列出所有可用的子命令和选项。man <program>：这是查看程序手册的方式。手册通常会提供更详细的信息，包括子命令的用法、选项的含义等。但是这个手册可能会比较长，需要耐心阅读。tldr <program>：这个命令会给出一些常用的命令示例和简要说明。当然，tldr需要自己安装，当然，安装方法和sl类似。
Linux 的文件系统结构¶
好的，我们刚刚已经知道怎么使用Linux了。接下来，我们来看看Linux的文件系统。我们不会涉及到任何复杂的概念，只会介绍一些最基本的内容。
思考以下问题：我们刚刚确实输入了sl命令，但是我们并没有输入sl的路径。那这个sl到底在哪里呢？我们怎么知道它在哪里？（其实我们知不知道真无所谓）终端又怎么知道它在哪里？小火车又是怎么跑起来的？
为了解决这一问题，计算机前辈们发挥了聪明才智：只要把所有的东西都归纳为一个概念，那么不就可以方便的管理了吗？于是，文件系统就诞生了。
UNIX和Linux认为，所有的东西都是文件。文件系统就是用来管理这些文件的。这时候，我们就可以使用同样的方式来对所有的东西进行操作了。但是我们又出现了其他问题：
- 文件怎么组织？
- 文件是谁的？怎么反映不同类型的特性？
- 文件怎么相互联系？
接下来我们将会逐个回答以上问题。
文件的组织¶
我们在上一章中提到，Windows系统下，物理先于文件存在，所以有盘符一说。但是Linux不这么认为：Linux认为什么都是文件。于是，Linux的根目录/就成了所有文件的起点。所有的文件都在这个根目录下。
于是，我们就能够通过目录来解决这一问题。目录是一个特殊的文件，它可以包含其他文件和子目录。我们可以使用ls命令来查看当前目录下的文件和子目录，也可以使用cd命令来切换目录。
Linux的目录结构和Windows极其相似，只是没有盘符，并且使用/作为分隔符，而不是\。我们可以使用/来表示根目录，使用..来表示上一级目录，使用./来表示当前目录。需要注意的是，Linux的文件系统是区分大小写的，所以/home和/Home是两个不同的目录。
Linux还有一个重要的目录：用户的家目录，通常位于/home/username。在这个目录下，用户可以存放一些配置文件。我们可以使用~来表示当前用户的家目录。我们不推荐把自己的杂七杂八文件放在根目录或者家目录下，而是放在家目录的子目录下。这样可以更好地组织文件，并且避免与系统文件冲突。
我们在上一章提到，处于安全性考虑，对于可执行文件，如果没有提供路径，系统会在一些特定的目录下查找。因此假如有一个可执行文件hello，我们应当使用./hello来运行它，而不是直接使用hello。
如果我们想要在任何地方都能运行这个程序，我们可以把它加入PATH环境变量中去。PATH是一个环境变量，它包含了一些目录的路径，系统会在未提供路径时去这些目录下查找可执行文件。我们可以使用echo $PATH命令来查看当前的PATH变量。
文件权限和所有权¶
作为多机系统，Linux 中文件如果对每个访问者都相同，那就没有安全性可言了。Linux 的做法是，抽象出了"用户"这个实体（其实就是在 /etc/passwd 里面定义的一行 UID 和用户名的对应而已）。为了方便用户的文件共享，同时抽象出了组（Group）的概念，代表一组互相信任的用户。
对文件的基本操作有读、写、执行三种。我们使用权限位4、2、1来表示这三种操作。每个文件都有三个权限位，分别对应所有者、组和其他用户。我们可以使用ls -l命令来查看文件的权限。
举例：750，表示所有者有读、写、执行权限（7=4+2+1），组有读和执行权限（5=4+1），其他用户没有任何权限（0）。
我们可以使用chmod命令来修改文件的权限。例如，chmod 777 file.txt将会把指定文件的权限设置为777。
提示
修改文件权限需要有相应的权限，否则会报错。
警告
不要执行这类抽象的命令：chmod 777 /，这会导致系统无法正常工作。
所以可执行文件并不是因为这个文件本身有什么特别，而是这个文件被你赋予了可执行的性质。一个简单的文本文件也可以被加上可执行的权限，也可以发挥操作其他文件的作用。
例如，如果你会写 Python 的话，写一个从输入读取 2 个数字，输出他们和的程序，输出结果到控制台。在本地跑起来这个程序之后，把 #!/usr/bin/env python3 放在脚本的第一行（这个特殊的一行叫 Shebang）。给这个脚本加上可执行的属性，然后直接运行这个文本！
文件的联系¶
文件间的联系，主要是通过文件系统的链接来实现的。Linux 中有两种链接：硬链接和软链接。硬链接是指在文件系统中，一个文件可以有多个文件名，存在于多个位置，但是文件系统中只有一份文件副本，所有链接均指向这一副本。删除其中一个文件名并不会影响文件内容，只有所有位置下的文件链接均被删除时，此文件副本才会被最终移除。软链接是指一个文件名指向另一个文件名，删除原文件名会影响软链接的有效性。
硬链接和软链接的区别在于，硬链接是文件系统的一个特性，而软链接是文件系统的一个单独的文件。硬链接只能在同一个文件系统下，而软链接可以在不同文件系统下。硬链接不能链接目录，而软链接可以链接目录。
常用命令行工具¶
系统命令¶
sudo命令用于提权。poweroff和shutdown两个命令用于关机。reboot命令用于重启电脑。whoami命令用于查看自己是哪个用户。which命令用于查找可执行文件的路径。ps命令用于显示当前运行的进程。kill命令用于终止进程。fg命令可以将后台运行的任务调回前台，这个命令可以恢复被Ctrl+Z挂起的任务。bg命令可以将任务放到后台运行。
文件和目录操作¶
pwd命令用于显示当前工作目录的绝对路径。ls命令用于列出目录中的文件和子目录。cd命令用于切换当前工作目录。mkdir命令用于创建新目录。touch命令用于创建新文件或更新现有文件的修改时间。rm命令用于删除文件或目录。cp命令用于复制文件或目录。mv命令用于移动或重命名文件或目录。ln命令用于创建链接。tar命令用于打包和解包文件。
文本处理工具¶
head命令用于显示文件的前几行。tail命令用于显示文件的后几行。cat命令用于连接文件并打印到标准输出。echo命令用于在终端输出文本。grep命令用于在文件中搜索文本模式。sed命令用于流式文本编辑。awk命令用于文本处理和数据分析。sort命令用于对文本行进行排序。uniq命令用于去除重复行。wc命令用于统计文件的行数、单词数和字符数。