第一周 N28

1、描述計算機的組成及功能。

運維的崗位圍繞在計算機上，所以了解計算機是我們基本的能力：例如利用計算機提供的接口寫程序，對構建在Linux系統上的應用程序的應用。

馮·諾伊曼提出其體系后，所有計算機都采用相同體系。美國賓西法尼亞大學的第一臺計算機ENIARC，也不例外。

馮·諾依曼體系：計算機由五大部分組成

CPU：運算器、控制器、寄存器、緩存，

核心：運算器和控制器?

運算器：完成算術運算、邏輯運算。

控制器：各部件的協調。

指令集：CPU支持的指令的集合。分為特權指令和非特權指令。

特權指令：內核運行。也被稱為“環0指令”

非特權指令：用戶空間中程序運行。也被稱為“環3指令”

寄存器、緩存：提高CPU性能。

寄存器：指令指針寄存器、數值寄存器。

指令指針寄存器：指向下一個指令的位置。

數值寄存器：內存中加載的數據暫存的位置。

緩存：CPU比內存快提供緩存。緩存大：CPU工藝要求高及體積不變，所以價格高。

頻率：單位時間內所做的操作。例如：1GHz相當于1s做10億次操作。

字長：數據的存取能力。例如：32bits的cpu一次存取32位二進制數據。

主儲：RAM（Random Access Memory）隨機訪問存儲，只有不斷地往內存中填充電荷才能存儲數據，斷電后數據消失。

RAM由多個大小相同的cell組成

每個cell是8bits，也叫“最小存儲單元”。

編址的存儲單元，只支持平面編址，例如：從左向右，從上向下對每個cell編號；

為什么32bits的系統最大只能支持4G內存？也就是你安裝內存條只能安裝4G，多了不識別。

32bits的CPU只能安裝32bits的系統，64bits的CPU可安裝32bits或64bits系統。(我們所用的CPU是Intel生產的，也就是80年代出現的PC兼容機)

32bits的CPU相當于CPU前有32根線。

每根線只有兩種狀態：通電、斷電。通電表示1，斷電表示0；

一種狀態可以對應一個cell(相當于8bits），所以1根線就有2種狀態(2^1)。

32根線通過排列組合的方式：2^32種變化，即2^32bits=2^2 * 2^10 * 2^10 * 2^10bits=4Gb。(CPU是二進制換算：1KiB=2^10bits,1MiB=2^10KiB,1GiB=2^10MiB,注意MiB相當于mb,KiB相當于kb，GiB相當于gb)

?IO設備：輸入設備、輸出設備

輸入設備：輸入指令、提供數據；

輸出設備：輸出數據加工后的結果；

馮·諾伊曼?還提出程序是由指令加數據組成

指令：二進制指令

數據：二進制數據

我們都應該知道

程序本身在磁盤中，即指令和數據在磁盤中。

當前CPU需要運行程序時，就需要將程序先加載至內存中，即指令和數據在內存中。

由CPU加載指令并運行指令，此為取指的過程。

其運行過程中需要加載數據時，例如1+2=3，1為數據，2為數據，3為加工后的結果；先將1從內存的某個cell中加載至數值寄存器中(數據沒有加載完需要緩存)，再加載后一個數據至寄存器中。指令加工數據得到3，將其存回內存中。

運行結果后，從指令指針寄存器中得到下一條指令所在內存中的哪個cell的位置，加載至內存中運行。

以上的計算機只能跑單個程序，因為CPU是一個，內存是一個，程序會獨占。如果多個程序運行就存在，你使用CPU還是我使用？內存中的數據覆蓋。等問題；

1964年由MIT, GE, Bell成立一個項目叫Multic；（為了解決一個問題：讓計算機可以運行多個程序）

Multics是一個監控程序，功能：獨占內存中一段空間，將剩余空間切割成幾個獨立的空間即“空間復用”，并將CPU的計算能力切割成相等的時間片，即“時序復用”。

1969年Bell實驗室Ken在PDP-7主機上研發出Unix；

1974年Ken和同事Dennis(C研發者）在《美國計算機通信》雜志上聯合發表Unix；

1975年Bill Joy成立BSRG小組，在Unix主機上研發TCP/IP協議棧,DARPA給他們的項目。并整合一些程序，命名為BSD(Berkeley System Distribution），BSD主機上實現了TCP/IP。

1985年Ritchard Stallman成立GNU組織，宣言是GPL。

1991年Linus Torvalds成立Linux項目。

計算機操作系統是GNU/Linux源碼，功能：驅動底層硬件、文件系統、網絡、安全加密、內存管理、進程管理。

2、按系列羅列Linux的發行版，并描述不同發行版本之間的聯系與區別。

GNU/Linux源碼：需要編譯成二進制程序方可運行。對于普通用戶來講是困難的。
發行版：一些世俗的入流的看到將GNU/Linux源碼編譯成可執行二進制程序的商機的組織將GNU/Linux源碼編譯成可在機器上直接運行的二進制程序，有組織比較戀舊、有的比較追求新穎、有的喜歡不同的標識，再加上一些對系統的獨有的理解。將Linux程序和GNU程序和這些自己的理解拼湊在一起組成了發行版；
發行版都是Linux內核，與不同版本的程序拼湊在一起，組成了不同的發行版本；所以發行版本與程序版本無關。

三大主流的發行版

RedHat：美國卡羅蘭那洲，9.0后將桌面版本捐給Fedora社區并維護為Fedora Core。成立RedHat Enterprise Linux。
CentOS: 紅帽的二次發行版本，是根據紅帽開放源代碼規定釋出的版本；
Debian：是一個愛妻狂魔命名(他名字和他妻子名字縮寫組合）。至今沒有任何一個商業組織維護，黑客級玩家使用，限制更少。
- Ubuntu：以桌面應用為主
  - Kbuntu：基于Ubuntu的二次發行版；
  - Mint：基于Ubuntu的二次發行版；
- Knopix：短小精悍，安全著稱；
Slackware:
- SUSE: 以桌面著稱，西方多使用；
  - OpenSUSE
  - SLES：SUSE Linux Enterprise System

不同發行版使用不同包管理器

程序的四大組成部分：
- 配置文件：文本格式，xml…
- 二進制程序：可執行；
- 庫：二次開發；
- 幫助手冊：裝水不用說明書，買個智能洗衣機呢？使用說明；
包管理器：將程序的組成部分打包成一個或幾個程序包。
- 包管理器的分類：
  - RedHat: rpm包，rpm，yum
  - Debian: deb包，dpkg,? apt-get
  - SUSE: rpm包，rpm, zypper

3、描述Linux的哲學思想，并按照自己的理解對其進行解釋性的描述。

一切皆文件：即使是設備也模擬成文件，用文件系統接口即可完成操作硬件；

由眾多單一目的的小程序組成；組合小程序完成復雜任務；

避免與用戶交互；實現Shell腳本編程；

文本信息保存配置；

4、說明Linux系統上命令的使用格式；詳細介紹ifconfig、echo、tty、startx、export、pwd、history、shutdown、poweroff、reboot、hwclock、data命令的使用，并配合相應的示例來闡述。

ifconfig – 查看當前主機的IP地址；

~]# ifconfig
 eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:CC:57:46
 inet addr:172.16.0.16 Bcast:172.16.255.255 Mask:255.255.0.0
 inet6 addr: fe80::20c:29ff:fecc:5746/64 Scope:Link
 UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
 RX packets:110016 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
 TX packets:25081 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
 collisions:0 txqueuelen:1000
 RX bytes:50999240 (48.6 MiB) TX bytes:16095842 (15.3 MiB)

注意：inet addr行是IP信息；

inet addr:172.16.0.16 Bcast:172.16.255.255 Mask:255.255.0.0

172.16.0.16：是IP地址；

255.255.0.0：是IP地址的掩碼；

終端：終端設備和附著在終端設備之上的程序組成

echo “$SHELL” 顯示附著在終端設備的程序；
tty – 顯示終端設備

Xshell連接/圖形下的終端：

~]# tty /dev/pts/0

虛擬終端：

~]# tty /dev/tty/0

startx 用于在虛擬終端之上啟動圖形終端

CentOS 6無論在哪個虛擬終端啟動，圖形終端都是/dev/tty/7

CentOS 7在哪個虛擬終端啟動，此終端即為圖形終端/dev/tty/[1-7]

終端切換：Alt+Clt + F#[1-7]

export – 導出變量

控制歷史的顯示方式相關的環境變量：HISTCONTROL

ignoredups：表示忽略重復，連續且相同方為重復；
ignorespace:? ?表示忽略空格開頭的命令；
ignoreboth:? ? ?以上兩者都；

查看變量：

[root@localhost ~]# echo $HISTCONTROL
 ignoredups

修改變量：

[root@localhost ~]# export HISTCONTROL=ignorespace

 [root@localhost ~]# echo $HISTCONTROL
 ignorespace

用戶接口:? [root@localhost ~]#

root: 當前有效用戶

localhost: 簡寫主機名

~: 工作目錄(working directory)或當前目錄(current directory), 使用pwd命令即可顯示

#:命令提示符

#: 管理員:? 擁有所有權限,可執行管理操作;

$: 普通用戶: 不具有管理權限,不能執行管理操作;
[root@localhost ~]# pwd
 /root

history 顯示或操作歷史列表

工作方式

用戶登陸終端,將HISTFILE定義的文件(歷史文件,~/.bash_history)中的歷史條目加載至內存歷史列表.
用戶執行命令,將新執行的命令記錄于內存中的歷史列表中:
- 列表列表的組成: 登陸終端HISTFILE文件的條目、新執行的命令；
用戶登出終端，將歷史列表中的的新執行的命令追加至HISTFILE中；

顯示或操作歷史列表:? history? ?[-c]? ?[-d offset]? ?[n]

history -d offset ：刪除指定條目；
history -c：清空歷史列表；
history ：顯示歷史列表；
history n：顯示最近執行的n條命令；

操作歷史文件中的歷史列表:?history? ?-rw? ?[filename]

history -r: 將歷史中新生成的條目追加至HISTFILE；
history -w：將HISTFILE中的所有歷史列表追加至內存；

驗證工作方式：

[root@localhost ~]# echo > $HISTFILE
 [root@localhost ~]# history -c
 [root@localhost ~]# logout <--內存中的第一條命令歷史記錄

[root@localhost ~]# history
 1 logout <-- 只記錄了上次退出執行的命令
 2 history < --- 此刻執行的命令，新執行的命令

退出終端，將新執行的命令追加至$HISTFILE：

[root@localhost ~]# logout <-- 新執行的命令

[root@localhost ~]# cat $HISTFILE

logout? ? <-- 只記錄了上次退出執行的命令
 history?? < --- 此刻執行的命令，新執行的命令
 logout? <-- 新執行的命令

?刪除指定條目的歷史：

[root@localhost ~]# w
 [root@localhost ~]# whoami
 [root@localhost ~]# whereis ls

[root@localhost ~]# history
 1 logout
 2 history
 3 logout
 4 cat $HISTFILE
 5 w
 6 whoami
 7 whereis ls
 8 history

刪除此條歷史4 cat $HISTFILE，即為：

[root@localhost ~]# history -d 4
 [root@localhost ~]# history
 1 logout
 2 history
 3 logout
 4 w? ? ? ? ?<-- 注意沒有了
 5 whoami
 6 whereis ls
 7 history
 8 history -d 4
 9 history

清空歷史列表：

[root@localhost ~]# history -c
 [root@localhost ~]# history
 1 history <-- 為當前執行的命令

顯示最近執行n條命令：

[root@localhost ~]# w
 [root@localhost ~]# which --skip-alias ls
 [root@localhost ~]# whereis -b ls

[root@localhost ~]# history 3
 3 which --skip-alias ls
 4 whereis -b ls
 5 history 3 <-- 最近N條命令包括當前執行的命令；

將歷史中新生成的條目追加至HISTFILE；

[root@localhost ~]# logout

[root@localhost ~]# who -r
 [root@localhost ~]# who -l
 [root@localhost ~]# who -u
 [root@localhost ~]# who -d

[root@localhost ~]# history
 1 logout
  2 history
  3 logout
  4 history
  5 w
  6 which --skip-alias ls
  7 whereis -b ls
  8 history 3
  9 logout
  10 who -r
  11 who -l
  12 who -u
  13 who -d
  14 history

[root@localhost ~]# cat $HISTFILE

logout
 history
 logout
 history
 w
 which --skip-alias ls
 whereis -b ls
 history 3
 logout

[root@localhost ~]# history -w
 [root@localhost ~]# cat $HISTFILE
 logout
 history
 logout
 history
 w
 which --skip-alias ls
 whereis -b ls
 history 3
 logout
 who -r
 who -l
 who -u
 who -d
 history
 cat $HISTFILE
 history -w

僅是歷史列表新生成的被追加至文件中了；

將歷史文件中的所有條目讀到內存中：

[root@localhost ~]# history
 1 logout
  2 history
  3 logout
  4 history
  5 w
  6 which --skip-alias ls
  7 whereis -b ls
  8 history 3
  9 logout
  10 who -r
  11 who -l
  12 who -u
  13 who -d
  14 history
  15 cat $HISTFILE
  16 history -w
  17 cat $HISTFILE
  18 history

[root@localhost ~]# history -r
 [root@localhost ~]# cat $HISTFILE
 logout
 history
 logout
 history
 w
 which --skip-alias ls
 whereis -b ls
 history 3
 logout
 who -r
 who -l
 who -u
 who -d
 history
 cat $HISTFILE
 history -w
 [root@localhost ~]# history
 1 logout
  2 history
  3 logout
  4 history
  5 w
  6 which --skip-alias ls
  7 whereis -b ls
  8 history 3
  9 logout
  10 who -r
  11 who -l
  12 who -u
  13 who -d
  14 history
  15 cat $HISTFILE
  16 history -w
  17 cat $HISTFILE
  18 history
 19 history -r
 20 logout
  21 history
  22 logout
  23 history
  24 w
  25 which --skip-alias ls
  26 whereis -b ls
  27 history 3
  28 logout
  29 who -r
  30 who -l
  31 who -u
  32 who -d
  33 history
  34 cat $HISTFILE
  35 history -w
  36 cat $HISTFILE
  37 history

echo 回顯命令

? echo [SHORT-OPTION]… [STRING]…
-n：不自動進行換行操作；
-e: 讓轉義符生效；
轉義符：
\n 換行符；
\r 回車符；
\t 橫向制表；
\v 縱向制表；

默認情況：

[root@localhost ~]# echo “how are you?”
how are you?

選項-n:

[root@localhost ~]# echo -n “how are you?”
how are you?[root@localhost ~]#

選項-e:

[root@localhost ~]# echo -e “how are you?”
how are you?

選項-e,加轉義符：

[root@localhost ~]# echo -e “how are \nyou?”
how are
you?
[root@localhost ~]# echo -e “how are \byou?”
how areyou?
[root@localhost ~]# echo -e “how are \tyou?”
how are you?
[root@localhost ~]# echo -e “how are \vyou?”
how are
you?

shutdown, reboot, halt，關機或重啟

shutdown [OPTION]... TIME [WALL]
 OPTION：
 -h 關機；1分鐘后關機；
 -r 重啟
 -c cancle
 -k 狼來了

TIME：
 hh:mm 具體時間
 +m 幾分鐘后
 now

在10分鐘后關機：

[root@localhost ~]# shutdown -h +10

Broadcast message from root@localhost.localdomain
 (/dev/pts/0) at 4:01 ...

The system is going down for halt in 10 minutes!

另起一個終端取消關機:

[root@localhost ~]# shutdown -c

立即重啟

[root@localhost ~]# reboot

Broadcast message from root@localhost.localdomain
 (/dev/pts/2) at 4:03 ...

The system is going down for reboot NOW!

立即關機

[root@localhost ~]# shutdown -h

系統啟動從硬件讀取時間，讀取后與硬件無關，通過CPU頻率計時；
- 系統時間：通過CPU頻率計時；
- 硬件時間：主板鈕扣電池為硬件供電，讓時鐘正確；

date命令：系統時間

顯示時間：date [OPTION]… [+FORMAT]

FORMAT：(%Y年 %m月 %d日 %H小時 %M分鐘 %S秒 %s unix元年至執行命令那一刻經過的時間）

設定時間：date [MMDDhhmm[[CC]YY][.ss]]

顯示時間：

[root@localhost ~]# date
 Wed Nov 29 04:09:36 CST 2017
 [root@localhost ~]# date +%Y
 2017
 [root@localhost ~]# date +%m
 11
 [root@localhost ~]# date +%d
 29
 [root@localhost ~]# date +%H
 04
 [root@localhost ~]# date +%M
 09
 [root@localhost ~]# date +%S
 54
 [root@localhost ~]# date +%s
 1511899796
 [root@localhost ~]# date +%A
 Wednesday
 [root@localhost ~]# date +%a
 Wed
 [root@localhost ~]# date +%F
 2017-11-29
 [root@localhost ~]# date +%D
 11/29/17
 [root@localhost ~]# date +%T
 04:10:35

設定時間：

設定2012年12月1日11點11分30秒

[root@localhost ~]# date 120111112012.30

 Sat Dec 1 11:11:30 CST 2012

clock、hwclock命令：硬件時間

顯示硬件時鐘：# hwclock 或 # clock
系統與硬件時鐘同步：
- 修改系統時間：hwclock -s
- 修改硬件時間：hwclock -w

clock是hwlock的軟鏈接

[root@localhost ~]# which clock
 /sbin/clock
 [root@localhost ~]# file /sbin/clock
 /sbin/clock: symbolic link to `hwclock'

顯示硬件時鐘：

[root@localhost ~]# hwclock
 Wed 29 Nov 2017 04:13:01 AM CST -0.877406 seconds
 [root@localhost ~]# clock
 Wed 29 Nov 2017 04:13:03 AM CST -0.737419 seconds

修改系統時鐘：

[root@localhost ~]# date
 Sat Dec 1 11:14:04 CST 2012
 [root@localhost ~]# hwclock -s
 [root@localhost ~]# date
 Wed Nov 29 04:13:51 CST 2017

5、如何在Linux系統上獲取命令的幫助信息，請詳細列出，并描述man文檔的章節是如何劃分的。

內建命令：用戶接口內置的命令，在文件系統路徑下沒有與命令同名的文件；

外部命令：在文件系統上有與命令同名的程序文件

1、獲取命令的類型‘

內建命令：顯示builtin

外部命令：顯示命令的絕對路徑或命令的別名；如果別名同原名，原名會被隱藏，此時要執行原命令: \COMMNAD

[root@localhost ~]# type cd
 cd is a shell builtin
[root@localhost ~]# type grep
 grep is /bin/grep
[root@localhost ~]# type ls
 ls is aliased to `ls --color=auto'
[root@localhost ~]# ls
[root@localhost ~]# \ls
2、內建命令
[root@localhost ~]# help cd
3、外部命令
[root@localhost ~]# ls --help

[root@localhost ~]# man ls
4、官方文檔

5、命令自帶文檔(/usr/share/doc/app-VERSION/{README,ChangeLog,INSTALL})

REDME：程序相關信息

ChangeLog: 版本迭代時的改動信息

INSTALL: 安裝幫助

COPYING: 版本信息

6、Google

man章節

系統調用(man2)

庫調用(man3)

用戶命令(man1)

管理命令(man8)

設備文件(man4)

配置文件(man5)

雜項(man6)

游戲(man7)

獲取命令在哪些章節下有幫助：
whatis COMMAND
獲取命令在指定章節下的幫助
man CHAPTER COMMAND

[root@localhost ~]# whatis passwd
 passwd (1) - update user's authentication tokens
 passwd (5) - password file
 passwd [sslpasswd] (1ssl) - compute password hashes
 [root@localhost ~]# man 5 passwd

6、請羅列Linux發行版本的基礎目錄名稱命名法則及功用規定。

Filesystem Hierarchy Standard?http://www.pathname.com/fhs/pub/fhs-2.3.html

/bin

所有用戶可用的二進制程序；

/sbin

系統管理員可用的二進制程序；

/boot

引導加載器的靜態文件；kernel: vmlinuz, initramfs(initrd), grub等；

/dev

當前系統所識別到的所有硬件設備的設備文件或特殊文件；黑底色黃前景色；

特殊文件：由軟件模擬文件為設備文件；

設備類型：
- 字符：線性存儲，以字符為單位進行交換數據；
- 塊：? ?隨機存儲，以塊為單位進行交換數據；

/etc

純文本的配置文件，控制程序運行特性，運行哪段代碼。多個選項時保存于配置文件中；

/home

用戶的家目錄，站點特有的目錄，任何程序不應該依賴于此目錄；

/root

root用戶的家目錄，可選；管理員不應該登陸系統；

/lib

基本共享庫和內核模塊；系統啟動時/bin, /sbin下的程序所依賴的庫；

libc.so.* 動態鏈接的C庫
ld* 運行時加載器
modules：? ?可裝載的內核模塊

/lib64

64位系統特有的存放64位共享庫的路徑；

/media

便攜式設備掛載點；

/mnt

文件系統的臨時掛載點；

/opt

第三方應用程序的安裝位置；logstash, oracle。。

類似于Windows中的 Program Files目錄；

/src

當前主機為服務提供的數據；

/tmp

為那些會產生臨時文件的程序提供的用于存儲臨時文件的目錄，可供所有用戶使用，有特殊權限；

/usr

universal share read-only data；只讀，任何兼容FHS的發行版彼此間可共用usr目錄；

bin, sbin系統運行過程中附加功能；
lib 為/usr/{bin,sbin}提供
include C程序的頭文件
share 架構特有的文件存放路徑；
man 命令手冊頁
doc 命令自帶文檔
X11R6：x window程序安裝位置
src 程序源碼文件的存放位置

/usr/local

第三方應用程序的安裝位置，新版本在？usr/local下老版本在/usr下，不能覆蓋程序；老版本可能會被其他程序依賴；

bin, sbin, lib, lib64, etc, share, include, man, share, src, games

/var

var Hierarchy，經常發生變化數據的目錄

cache 緩存數據
lib? ? ? 變化狀態數據
local? 為/usr/local下提供經常發生變化的數據
opt? ? 為/opt下提供經常發生變化的數據
lock? ?鎖文件
log? ? ?日志文件
run? ? 運行中的進程相關的信息：pid
spool? 暫存
tmp? ? 重啟后留存的數據

虛擬文件系統：基于內存的文件系統，開機存在，關機不存在；

/proc,? proc, 內核及進程信息，內核參數映射；net.ipv4.ip_forward抽象為目錄，其存儲于/proc/sys目錄下，因此完整路徑為/proc/sys/net/ipv4/ip_forward；
/sys? ? sysfs, 內核中硬件設備抽象為統一接口映射；

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1、描述計算機的組成及功能。

馮·諾依曼體系：計算機由五大部分組成

馮·諾伊曼?還提出程序是由指令加數據組成

我們都應該知道

以上的計算機只能跑單個程序，因為CPU是一個，內存是一個，程序會獨占。如果多個程序運行就存在，你使用CPU還是我使用？內存中的數據覆蓋。等問題；

2、按系列羅列Linux的發行版，并描述不同發行版本之間的聯系與區別。