我的Linux学习笔记·Linux操作系统基础

又是一个下雨天。

今天的笔记主要是关于Linux操作系统基础的相关知识。那就从我面前的电脑开始讲起。

计算机和操作系统

计算机主要包括五个部分：运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备。通常，运算器，控制器再加上其他一些部件如寄存器等构成了我们通常所说的CPU（central processing unit），存储器则主要是内存。运算器，控制器和存储器可以实现数据的处理.

但是数据从何而来，运算之后的结果去往哪里？

这就需要输入设备和输出设备（I/O设备）。我们通常用到的输入设备包括键盘鼠标等，输出设备为屏幕，打印机等。值得一提的是，计算机中有个叫做硬盘的东西，它并不是存储器，而是一个I/O设备。在将数据读取到内存时，它是一个输入设备；而将结果保存到磁盘时，它就变成了一个输出设备。

这么多设备整合在一起，就成了一台计算机。它可以接收我们的指令（键盘鼠标），通过运算（CPU），把结果展示给我们（屏幕，硬盘等）。

但是这么多硬件是如何协调作用，共同完成一个任务而不会我行我素地乱来呢？我们需要一个东西，它可以控制硬件有序地工作，各自执行自己的任务，这个东西就是操作系统（Operating System）。

操作系统是一个特殊的软件，它的任务就是硬件管理—控制CPU的运算，控制内存的分配，控制计算机的几乎一切。假如一台电脑没有操作系统，它可能只是一个艺术品，或者一堆废铁。

一个完整的操作系统包括内核和一些辅助软件。

内核的主要任务就是进行硬件管理，它是一个操作系统最基础最底层的东西。内核若想很好地控制硬件并使其发挥相应的功能，需要和硬件相识相知相爱，他俩可以成为完美的一对，全都仰仗于驱动的帮忙。驱动是硬件的灵魂，它向操作系统提供了访问和使用硬件的接口，以便在某项任务中最高效地调用硬件。

什么是Linux

Linux就是一个操作系统，它可以管理整个计算机硬件，并且可以接收我们的指令，来指挥硬件完成相应的任务，并把结果反馈给我们。Linux是由Linus Torvalds在1991年开发的，它稳定性高，配置要求低，而且免费。不同的发行商使用linux内核，对其进行软件和管理工具的封装，形成了不同的Linux发行版。不同发行版之间的差别并不是太大，根据发行商的不同，各种linux发行版也被分为多个系列：如红帽系列的RedHat, CentOs, Fedora; Debian系列的Ubuntu, Mint以及Suse系列等。

Shell：用户与内核之间的中介

操作系统除了要与硬件打交道，还要和我们人类打交道，毕竟电脑是为人民服务。而我们与系统之间的交互，仰仗于一个重要的软件—Shell。

Shell是用户与内核之间的中介，我们可以把它当作一个命令解释器，我们输入某些命令，shell将它解释成内核可以理解的语言，从而使内核执行后续的相关操作。

Shell可以分为图形界面shell（GraphicalUser Interface,GUI）和命令行shell（Command Line Interface,GLI）。我们常用的windows操作系统所用的WindowsExplorer就是图形界面的shell，而在linux中流行的bash则是命令行shell。当然，linux中也有图形界面的shell，如x-window等。后面我们会慢慢讲到Shell(bash)的一些特性。

Linux的根文件系统

Linux的基本哲学之一：“一切皆文件”。

不管是普通的文件，目录还是设备，在linux中都被当作文件并对其进行操作。而linux对这些文件进行管理则主要依赖于它的根文件系统(root file system)。

Linux下的每一个文件都必须处于根文件系统下的某一路径，最底层的路径为root，我们用/来表示。/下可以延伸出其他路径，这个路径下可以有文件或者目录（目录也是一种特殊的文件）。Linux系统的一切都处于/下，为了方便的大家的管理和使用，Filesystem Hierarchy Standard （文件系统层次标准，FHS）应运而生。简单地讲，FHS定义了根下的某个特定目录必须放置特定类型文件，而不能随意更改。比如/boot下只能放置系统启动相关的文件，/etc下是系统主要的配置文件，而任何设备文件都在/dev目录下。

我们使用tree命令可以显示/目录下的各个子目录，以及子目录下的内容。比如我们进入到根目录，看看这个目录下有哪个写子目录，可以使用

Tree –L 1；

我们会发现，根目录下有多个子目录，而这些子目录的名字以及目录下的文件都是被定义好的，下面是FHS系统的详细说明：

/boot:系统启动相关文件，如内核、initrd，以及grub(bootloader)

/dev:设备文件。Linux下一切皆文件，设备也是以文件的形式存在于这个目录中，里面存放有如/dev/hd*,/dev/sd*等设备文件。

/etc：配置文件。如用户的账号文件/etc/passwd，密码文件:/etc/shadow等都存放在这个目录中。

/home：用户的家目录。用户登陆后默认处于自己的家目录中，常用~代表当前用户的家目录。

/root：管理员的家目录

/lib：库文件，主要放置开机时会用到的库。库文件可以分为静态库（*.a）和动态库（*.so）。库文件不能单独执行，只能被调用

/media：挂载点目录，通常用于挂载移动设备

/mnt：额外的临时文件系统，如光盘

/opt：可选目录，早期为第三方程序安装目录

/proc：伪文件系统，内核映射文件，为内核工作的统计数据等

      只有内核运行时才有文件，关机下为空的

/sys：伪文件系统，跟硬件设备相关的属性映射文件

/tmp：临时文件

/var：可变化文件

/bin：binary，可执行文件，用户命令

/sbin：管理命令

/usr：universal shared read-only，全局共享只读文件

           /usr/bin

           /usr/sbin

           usr下的bin和sbin是与系统提供某些功能相关的命令

           根目录下的bin和sbin是和系统启动相关的命令

更详细的信息大家可以参照：

通过上面我们了解了什么是linux系统以及它的根文件系统，基本都是一些理论知识，但是个人觉得了解这些知识还是挺有必要的。后面，如果我们要想真正开始使用linux系统，首先还要学会一些基本的命令，如：

目录管理命令：mkdir, rmdir

文件管理命令：touch, rm, cp,mv

文本查看命令：cat, tac,more, less, head, tail

文本处理命令：cut, sort,uniq, wc, tr

以及一些其他常用命令如ls, cd,alias, history等。具体的使用可以参考我们之前的一些生信入门文章或者网上搜一下。

下周，我的笔记内容将会是bash的相关特性以及文件名通配等，会介绍相关的理论知识和命令等。欢迎大家多多交流，共同学习。

参考资料：

《鸟哥的linux私房菜》

《马哥linux》

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