Linux（一）操作系统基础知识

Linux操作系统基础知识

1、Linux简介与程序开发环境

1.1 什么是Linux？

1.1.1 什么是UNIX？

1.1.2 GNU项目和自由软件基金会

1.2 程序开发环境

工欲善其事必先利其器，想要进行Linux程序开发需要先搭建开发环境。

1.2.1 Linux环境安装

进行 Linux 开发需要安装一个 linux 系统环境，一般使用 VMWare 安装Ubuntu 系统进行开发。具体安装过程大家可以参考以下帖子https://zhuanlan.zhihu.com/p/这里我就不做过多介绍。

1.2.2 SSH

1）安装ssh

sudo apt update

sudo apt install openssh-server

2）启动ssh

sudo service ssh start

3）使用ip addr show命令查看 ubuntu 系统 ip

可以看出，当前 ubuntu IP 地址为 192.168.176.148

4）测试 ssh 登录

通过这种方法，确定主机和开发板之间网络通讯正常后，即可以登录到开发板上。

5）安装 Visual Studio Code

常用的有如下插件需要安装: C/C++。 C/C++ Snippets，即 C/C++重用代码块。 C/C++ Advanced Lint,即 C/C++静态检测 。 Code Runner，即代码运行。 Include AutoComplete，即自动头文件包含。 Rainbow Brackets，彩虹花括号，有助于阅读代码。 One Dark Pro， VSCode 的主题。 GBKtoUTF8，将 GBK 转换为 UTF8。 ARM，即支持 ARM 汇编语法高亮显示。 Chinese(Simplified)，即中文环境。 vscode-icons， VSCode 图标插件，主要是资源管理器下各个文件夹的图标。 compareit，比较插件，可以用于比较两个文件的差异 DeviceTree，设备树语法插件。 Markdown Preview Enhanced， markdown 预览插件。 Maridown pdf，将.md 文件转换成其他格式。 

2、Linux常用命令

Linux的命令有几百个，对于初学者来说，常用的并不多，并不需要全部掌握。在平时的学习和工作过程中，遇到了陌生的Linux命令，多查资料，日积月累，自然就记住了。下面为大家介绍Linux最基础的17个命令。

1、清屏

clear

2、查看服务器ip地址

ip addr

3、查看时间

date

4、目录和文件

1）Linux 根目录（/）

2）Linux /usr目录

3）Linux /var 目录

5、查看当前目录

pwd

6、改变当前工作目录

cd 目录名

示例：

1）进入/tmp目录

cd /tmp

2）进入上一级目录

cd ..

3）进入用户的主目录

cd

7、列出目录和文件信息

ls是list的缩写，通过 ls 命令不仅可以查看目录和文件信息，还可以查看目录和文件的权限、大小、主人和组等信息。
选项 -l 列出目录和文件的详细信息。
示例：

1）列出当前工作目录下全部的目录和文件名信息

ls

2）列出当前工作目录下全部的目录和文件名详细的信息

ls -l

3）正则表达式

正则表达式又称规则表达式、通配符，目录和文件名都支持正则表达式，正则表达式的规则比较多，在这里我们只需要掌握最常用的两种：星号 “*” 。

星号 “*” ：匹配任意数量的字符。 

例如：ls open*.zip

8、创建目录

1）在当前工作目录下创建aaa目录

mkdir aaa

2）在当前工作目录下创建aaa目录，并在aaa目录下创建bbb目录

mkdir aaa/bbb -p

9、删除目录和文件

rm [-rf]目录或文件

选项-r可以删除目录，如果没有-r只能删除文件。

选项-f表示强制删除，不需要确认。

1）删除aaa目录

rm aaa -r

2）强制删除当前工作目录下的ccc.c文件

rm -f ccc.c

9、移动目录和文件

mv 旧目录或文件名 新目录或文件名

1）把当前工作目录中的 book.c 文件重命名为 book1.c

mv book.c book1.c

2）如果OPC/test3是一个已经存在的目录，以下命令将把当前工作目录下的 book.c 文件移动到 OPC/test3 目录中。

mv book.c OPC/test3

3）如果 OPC/test3目录不存在，以下命令将把当前工作目录下的 book.c 文件改名为 OPC/test3。

mv book.c OPC/test3

10、复制目录和文件

cp [-r] 旧目录或文件名 新目录或文件名

注：-r 是递归的意思，英文 recursion 

选项-r可以复制目录，如果没有选项-r只能复制文件。

示例：

1）把当前工作目录下的book1.c文件复制为book2.c

cp book1.c book2.c

2）把当前工作目录下的aaa目录复制为bbb

cp aaa bbb -r

3）把当前工作目录下的book1.c文件复制为aaa/book1.c

cp book1.c aaa/book1.c

cp book1.c aaa/.

以上两个命令的效果相同。

4）把当前工作目录下的aaa目录复制为/tmp/aaa

cp -r aaa /tmp/aaa

cp -r aaa /tmp/.

以上两个命令的效果相同。

11、判断网络是否连通

ping -c 包的个数 ip地址或域名

ping用于确定本地主机是否能与另一台主机成功交换数据包，判断网络是否通畅。

1）向本地主机（127.0.0.1）ping五个包

ping -c 5 127.0.0.1

2）向百度 www.baidu.com.cn 的服务器ping五个包

ping -c 5 www.baidu.com.cn

可以看出百度的服务器是可以ping通的。

3）向谷歌 www.google.com 的服务器ping五个包。

ping -c 5 www.google.com

可以看出谷歌的服务器是ping不通的。

12、显示文本文件的内容

显示文本文件的内容有三个命令：cat、more和tail。

1）cat 命令

cat 文件名

cat命令一次显示整个文件的内容。

cat main.cpp

2）more 命令

more 文件名

为了方便阅读，more命令分页显示文件的内容，按空格键显示下一页，按b键显上一页，按q键退出。

3）tail 命令

tail -f 文件名

tail -f用于显示文本文件的最后几行，如果文件的内容有增加，就实时的刷新。对程序员来说，tail -f极其重要，可以动态显示后台服务程序的日志，用于调试和跟踪程序的运行。

13、统计文本文件的行数、单词数和字节数

wc(word count)功能为统计指定的文件中字节数、字数、行数，并将统计结果输出

wc 文件名

14、搜索文件中的内容

grep "内容" 文件名

注意，如果内容中没有空格等特殊字符，可以不用双引号括起来。 

示例：

1）在main.cpp文件中搜索signal

grep signal main.cpp

15、搜索文件

1）find

find 目录名 -name 文件名

find OPC -name *.cpp

2）locate

locate 文件名

locate open62541.c

注意:第一次使用该命令,可能需要更新数据库,按照提示的命令执行一下就好了. 

find多用于在某个目录下进行模糊搜索，而locate则是进行全盘准确定位。

16、chmod命令

用于改变linux文件或目录的访问权限。该命令有两种用法。一种是包含字母和操作符表达式的文字设定法；另一种是包含数字的数字设定法。

每一文件或目录的访问权限都有三组，每组用三位表示，分别为文件属主的读、写和执行权限；与属主同组的用户的读、写和执行权限；系统中其他用户的读、写和执行权限。

举例：ls -l example

第一列共有10个位置，第一个字符指定了文件类型。在通常意义上，一个目录也是一个文件。如果第一个字符是横线，表示是一个非目录的文件。如果是d，表示是一个目录。从第二个字符开始到第十个共9个字符，3个字符一组，分别表示了3组用户对文件或者目录的权限。权限字符用横线代表空许可，r代表只读，w代表写，x代表可执行。

 常用参数： -c 当发生改变时，报告处理信息 -R 处理指定目录以及其子目录下所有文件 权限范围： u ：目录或者文件的当前的用户 g ：目录或者文件的当前的群组 o ：除了目录或者文件的当前用户或群组之外的用户或者群组 a ：所有的用户及群组 权限代号： r ：读权限，用数字4表示 w ：写权限，用数字2表示 x ：执行权限，用数字1表示 - ：删除权限，用数字0表示 s ：特殊权限 

示例：

1）删除文件 example 所有用户可执行权限

chmod a-x example

2）给 example 的属主分配读、写、执行(7)的权限，给 example 的所在组分配读、执行(5)的权限，给其他用户分配执行(1)的权限

chmod 751 example -c

3）将aaa目录及其子目录所有文件添加可读权限

chmod u+r,g+r,o+r -R text/ -c

17、查看系统磁盘空间

df [-h] [-T]

选项-h以方便阅读的方式显示信息：

df -h

选项-T列出文件系统类型：

df -h -T

3、Linux环境变量讲解

3.1 环境变量的概念

3.1.1 什么是环境变量？

程序（操作系统命令和应用程序）的执行都需要运行环境，这个环境是由多个环境变量组成的。

3.1.2 环境变量的分类

1）按生效的范围分类。

系统环境变量：公共的，对全部的用户都生效。

用户环境变量：用户私有的、自定义的个性化设置，只对该用户生效。

2）按生存周期分类。

永久环境变量：在环境变量脚本文件中配置，用户每次登录时会自动执行这些脚本，相当于永久生效。

临时环境变量：使用时在Shell中临时定义，退出Shell后失效。

3）Linux环境变量

Linux环境变量也称之为Shell环境量变，以下划线和字母打头，由下划线、字母（区分大小写）和数字组成，习惯上使用大写字母，例如PATH、HOSTNAME、LANG等。

3.2 常用的环境变量

3.2.1 查看环境变量

1）env命令

上图只截取了部分环境变量，并非全部。

注：用env命令的时候，满屏显示了很多环境变量，不方便查看，可以用grep筛选。 

env|grep 环境变量名

例如查看环境变量名中包含PATH的环境变量。

env|grep PATH

2）echo命令

echo $环境变量名

例如：echo $LANG

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-T6M1NFwy-94)(/uploads/knowledge-space/images/m_6fb13bcc6dea633f2797e848c6424e72_r.png)]

注意，符号$不能缺少，Linux系统就像人类社会，给钱就给你看信息，哈哈。 

3.2.2 常用的环境变量

1）PATH

可执行程序的搜索目录，可执行程序包括Linux系统命令和用户的应用程序，PATH变量的具体用法本文后面的章节中有详细的介绍。

2）LANG

Linux系统的语言、地区、字符集。

echo $LANG

3）HOSTNAME

服务器的主机名。

echo $HOSTNAME

4）SHELL

用户当前使用的Shell解析器。

echo $SHELL

5）HISTSIZE

保存历史命令的数目。

6）USER

当前登录用户的用户名。

echo $USER

7）HOME

当前登录用户的主目录。

echo $HOME

8）PWD

当前工作目录。

echo $PWD

9）LD_LIBRARY_PATH

C/C++语言动态链接库文件搜索的目录，它不是Linux缺省的环境变量，但对C/C++程序员来说非常重要，具体用法本文后面的章节中有详细的介绍。

3.3 设置环境量

export 变量名='值'

如果环境变量的值没有空格等特殊符号，可以不用单引号包含。

示例：

export PATH=$PATH:.

以上命令为当前shell的环境变量PATH添加.目录（是.） 

export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:.

以上命令为当前shell的环境变量LD_LIBRARY_PATH添加.目录 

采用export设置的环境变量，在退出Shell后就会失效，下次登录时需要重新设置。如果希望环境变量永久生效，需要在登录脚本文件中配置。

3.3.1 系统环境变量

系统环境变量对全部的用户生效，设置系统环境变量有三种方法。

1）在/etc/profile文件中设置。

用户登录时执行/etc/profile文件中设置系统的环境变量。但是，Linux不建议在/etc/profile文件中设置系统环境变量。

2）在/etc/profile.d目录中增加环境变量脚本文件，这是Linux推荐的方法。

/etc/profile在每次启动时会执行 /etc/profile.d下全部的脚本文件。/etc/profile.d比/etc/profile好维护，不想要什么变量直接删除 /etc/profile.d下对应的 shell 脚本即可。

/etc/profile.d目录下有很多脚本文件，例如：

ls /etc/profile.d

3）在/etc/bashrc文件中设置环境变量。

该文件配置的环境变量将会影响全部用户使用的bash shell。但是，Linux也不建议在/etc/bashrc文件中设置系统环境变量。

3.3.2 用户环境变量

用户环境变量只对当前用户生效，设置用户环境变量也有多种方法。

在用户的主目录，有几个特别的文件，用ls是看不见的，用ls .bash*可以看见。

1）.bash_profile（推荐首选）

当用户登录时执行，每个用户都可以使用该文件来配置专属于自己的环境变量。

2）.bashrc

当用户登录时以及每次打开新的Shell时该文件都将被读取，不推荐在里面配置用户专用的环境变量，因为每开一个Shell，该文件都会被读取一次，效率肯定受影响。

3）.bash_logout

当每次退出系统（退出bash shell）时执行该文件。

4）.bash_history

保存了当前用户使用过的历史命令。

3.3.3 环境变量脚本文件的执行顺序

环境变量脚本文件的执行顺序如下：

/etc/profile->/etc/profile.d->/etc/bashrc->用户的.bash_profile->用户的.bashrc

同名的环境变量，如果在多个脚本中有配置，以最后执行的脚本中的配置为准。

3.4 重要环境变量的详解

1、PATH环境变量

可执行程序的搜索目录，可执行程序包括Linux系统命令和用户的应用程序。如果可执行程序的目录不在PATH指定的目录中，执行时需要指定目录。

1）PATH环境变量存放的是目录列表，目录之间用冒号:分隔，最后的圆点.表示当前目录。

export PATH=目录1:目录2:目录3:…目录n:.

2）PATH缺省包含了Linux系统命令所在的目录（/usr/local/bin:/usr/bin:/usr/local/sbin:/usr/sbin），如果不包含这些目录，Linux的常用命令也无法执行（要输入绝对路径才能执行）。

示例：

ls /bin/ls 可以查看到ls命令位于/bin目录下

此时我们执行命令 export PATH= 将PATH变量清空，再执行ls命令，系统会提示找不到ls命令。

采用绝对路径就可以使用，/bin/ls

为环境变量PATH添加/bin目录后，ls也可以执行了。

3）如果PATH变量中没有包含圆点.，执行当前目录下的程序需要加./或使用绝对路径。

将圆点.添加到环境变量PATH之后，便可以执行了。

export PATH=$PATH:.

2、LD_LIBRARY_PATH环境变量

C/C++语言动态链接库文件搜索的目录，它不是Linux缺省的环境变量，但对C/C++程序员来说非常重要。

LD_LIBRARY_PATH环境变量存放的也是目录列表，目录之间用冒号:分隔，最后的圆点.表示当前目录，与PATH的格式相同。

export LD_LIBRARY_PATH=目录1:目录2:目录3:......目录n:.

这个环境变量我们会在下次课讲解Linux静态库与动态库时详细介绍。

3.5 环境变量的生效

1）在Shell下，用export设置的环境变量对当前Shell立即生效，Shell退出后失效。

2）在脚本文件中设置的环境变量不会立即生效，退出Shell后重新登录时才生效，或者用source命令让它立即生效，例如：

source /etc/profile

3.6 应用经验

虽然设置环境变量的方法有多种，但是建议大家系统环境变量在/etc/profile.d目录中配置，用户环境变量在用户的.bash_profile中配置，不建议在其它脚本文件中配置环境变量，会增加系统运维的麻烦，容易出错。

4、课后作业

5、参考资料