第一周 N28

1、描述计算机的组成及功能。

运维的岗位围绕在计算机上，所以了解计算机是我们基本的能力：例如利用计算机提供的接口写程序，对构建在Linux系统上的应用程序的应用。

冯·诺伊曼提出其体系后，所有计算机都采用相同体系。美国宾西法尼亚大学的第一台计算机ENIARC，也不例外。

冯·诺依曼体系：计算机由五大部分组成

CPU：运算器、控制器、寄存器、缓存，

核心：运算器和控制器

运算器：完成算术运算、逻辑运算。

控制器：各部件的协调。

指令集：CPU支持的指令的集合。分为特权指令和非特权指令。

特权指令：内核运行。也被称为“环0指令”

非特权指令：用户空间中程序运行。也被称为“环3指令”

寄存器、缓存：提高CPU性能。

寄存器：指令指针寄存器、数值寄存器。

指令指针寄存器：指向下一个指令的位置。

数值寄存器：内存中加载的数据暂存的位置。

缓存：CPU比内存快提供缓存。缓存大：CPU工艺要求高及体积不变，所以价格高。

频率：单位时间内所做的操作。例如：1GHz相当于1s做10亿次操作。

字长：数据的存取能力。例如：32bits的cpu一次存取32位二进制数据。

主储：RAM（Random Access Memory）随机访问存储，只有不断地往内存中填充电荷才能存储数据，断电后数据消失。

RAM由多个大小相同的cell组成

每个cell是8bits，也叫“最小存储单元”。

编址的存储单元，只支持平面编址，例如：从左向右，从上向下对每个cell编号；

为什么32bits的系统最大只能支持4G内存？也就是你安装内存条只能安装4G，多了不识别。

32bits的CPU只能安装32bits的系统，64bits的CPU可安装32bits或64bits系统。(我们所用的CPU是Intel生产的，也就是80年代出现的PC兼容机)

32bits的CPU相当于CPU前有32根线。

每根线只有两种状态：通电、断电。通电表示1，断电表示0；

一种状态可以对应一个cell(相当于8bits），所以1根线就有2种状态(2^1)。

32根线通过排列组合的方式：2^32种变化，即2^32bits=2^2 * 2^10 * 2^10 * 2^10bits=4Gb。(CPU是二进制换算：1KiB=2^10bits,1MiB=2^10KiB,1GiB=2^10MiB,注意MiB相当于mb,KiB相当于kb，GiB相当于gb)

IO设备：输入设备、输出设备

输入设备：输入指令、提供数据；

输出设备：输出数据加工后的结果；

冯·诺伊曼 还提出程序是由指令加数据组成

指令：二进制指令

数据：二进制数据

我们都应该知道

程序本身在磁盘中，即指令和数据在磁盘中。

当前CPU需要运行程序时，就需要将程序先加载至内存中，即指令和数据在内存中。

由CPU加载指令并运行指令，此为取指的过程。

其运行过程中需要加载数据时，例如1+2=3，1为数据，2为数据，3为加工后的结果；先将1从内存的某个cell中加载至数值寄存器中(数据没有加载完需要缓存)，再加载后一个数据至寄存器中。指令加工数据得到3，将其存回内存中。

运行结果后，从指令指针寄存器中得到下一条指令所在内存中的哪个cell的位置，加载至内存中运行。

以上的计算机只能跑单个程序，因为CPU是一个，内存是一个，程序会独占。如果多个程序运行就存在，你使用CPU还是我使用？内存中的数据覆盖。等问题；

1964年由MIT, GE, Bell成立一个项目叫Multic；（为了解决一个问题：让计算机可以运行多个程序）

Multics是一个监控程序，功能：独占内存中一段空间，将剩余空间切割成几个独立的空间即“空间复用”，并将CPU的计算能力切割成相等的时间片，即“时序复用”。

1969年Bell实验室Ken在PDP-7主机上研发出Unix；

1974年Ken和同事Dennis(C研发者）在《美国计算机通信》杂志上联合发表Unix；

1975年Bill Joy成立BSRG小组，在Unix主机上研发TCP/IP协议栈,DARPA给他们的项目。并整合一些程序，命名为BSD(Berkeley System Distribution），BSD主机上实现了TCP/IP。

1985年Ritchard Stallman成立GNU组织，宣言是GPL。

1991年Linus Torvalds成立Linux项目。

计算机操作系统是GNU/Linux源码，功能：驱动底层硬件、文件系统、网络、安全加密、内存管理、进程管理。

2、按系列罗列Linux的发行版，并描述不同发行版本之间的联系与区别。

GNU/Linux源码：需要编译成二进制程序方可运行。对于普通用户来讲是困难的。
发行版：一些世俗的入流的看到将GNU/Linux源码编译成可执行二进制程序的商机的组织将GNU/Linux源码编译成可在机器上直接运行的二进制程序，有组织比较恋旧、有的比较追求新颖、有的喜欢不同的标识，再加上一些对系统的独有的理解。将Linux程序和GNU程序和这些自己的理解拼凑在一起组成了发行版；
发行版都是Linux内核，与不同版本的程序拼凑在一起，组成了不同的发行版本；所以发行版本与程序版本无关。

三大主流的发行版

RedHat：美国卡罗兰那洲，9.0后将桌面版本捐给Fedora社区并维护为Fedora Core。成立RedHat Enterprise Linux。
CentOS: 红帽的二次发行版本，是根据红帽开放源代码规定释出的版本；
Debian：是一个爱妻狂魔命名(他名字和他妻子名字缩写组合）。至今没有任何一个商业组织维护，黑客级玩家使用，限制更少。
- Ubuntu：以桌面应用为主
  - Kbuntu：基于Ubuntu的二次发行版；
  - Mint：基于Ubuntu的二次发行版；
- Knopix：短小精悍，安全著称；
Slackware:
- SUSE: 以桌面著称，西方多使用；
  - OpenSUSE
  - SLES：SUSE Linux Enterprise System

不同发行版使用不同包管理器

程序的四大组成部分：
- 配置文件：文本格式，xml…
- 二进制程序：可执行；
- 库：二次开发；
- 帮助手册：装水不用说明书，买个智能洗衣机呢？使用说明；
包管理器：将程序的组成部分打包成一个或几个程序包。
- 包管理器的分类：
  - RedHat: rpm包，rpm，yum
  - Debian: deb包，dpkg, apt-get
  - SUSE: rpm包，rpm, zypper

3、描述Linux的哲学思想，并按照自己的理解对其进行解释性的描述。

一切皆文件：即使是设备也模拟成文件，用文件系统接口即可完成操作硬件；

由众多单一目的的小程序组成；组合小程序完成复杂任务；

避免与用户交互；实现Shell脚本编程；

文本信息保存配置；

4、说明Linux系统上命令的使用格式；详细介绍ifconfig、echo、tty、startx、export、pwd、history、shutdown、poweroff、reboot、hwclock、data命令的使用，并配合相应的示例来阐述。

ifconfig – 查看当前主机的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地址的掩码；

终端：终端设备和附着在终端设备之上的程序组成

echo “$SHELL” 显示附着在终端设备的程序；
tty – 显示终端设备

Xshell连接/图形下的终端：

~]# tty /dev/pts/0

虚拟终端：

~]# tty /dev/tty/0

startx 用于在虚拟终端之上启动图形终端

CentOS 6无论在哪个虚拟终端启动，图形终端都是/dev/tty/7

CentOS 7在哪个虚拟终端启动，此终端即为图形终端/dev/tty/[1-7]

终端切换：Alt+Clt + F#[1-7]

export – 导出变量

控制历史的显示方式相关的环境变量：HISTCONTROL

ignoredups：表示忽略重复，连续且相同方为重复；
ignorespace: 表示忽略空格开头的命令；
ignoreboth: 以上两者都；

查看变量：

[root@localhost ~]# echo $HISTCONTROL
 ignoredups

修改变量：

[root@localhost ~]# export HISTCONTROL=ignorespace

 [root@localhost ~]# echo $HISTCONTROL
 ignorespace

用户接口: [root@localhost ~]#

root: 当前有效用户

localhost: 简写主机名

~: 工作目录(working directory)或当前目录(current directory), 使用pwd命令即可显示

#:命令提示符

#: 管理员: 拥有所有权限,可执行管理操作;

$: 普通用户: 不具有管理权限,不能执行管理操作;
[root@localhost ~]# pwd
 /root

history 显示或操作历史列表

工作方式

用户登陆终端,将HISTFILE定义的文件(历史文件,~/.bash_history)中的历史条目加载至内存历史列表.
用户执行命令,将新执行的命令记录于内存中的历史列表中:
- 列表列表的组成: 登陆终端HISTFILE文件的条目、新执行的命令；
用户登出终端，将历史列表中的的新执行的命令追加至HISTFILE中；

显示或操作历史列表: history [-c] [-d offset] [n]

history -d offset ：删除指定条目；
history -c：清空历史列表；
history ：显示历史列表；
history n：显示最近执行的n条命令；

操作历史文件中的历史列表: history -rw [filename]

history -r: 将历史中新生成的条目追加至HISTFILE；
history -w：将HISTFILE中的所有历史列表追加至内存；

验证工作方式：

[root@localhost ~]# echo > $HISTFILE
 [root@localhost ~]# history -c
 [root@localhost ~]# logout <--内存中的第一条命令历史记录

[root@localhost ~]# history
 1 logout <-- 只记录了上次退出执行的命令
 2 history < --- 此刻执行的命令，新执行的命令

退出终端，将新执行的命令追加至$HISTFILE：

[root@localhost ~]# logout <-- 新执行的命令

[root@localhost ~]# cat $HISTFILE

logout    <-- 只记录了上次退出执行的命令
 history   < --- 此刻执行的命令，新执行的命令
 logout  <-- 新执行的命令

删除指定条目的历史：

[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

删除此条历史4 cat $HISTFILE，即为：

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

清空历史列表：

[root@localhost ~]# history -c
 [root@localhost ~]# history
 1 history <-- 为当前执行的命令

显示最近执行n条命令：

[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条命令包括当前执行的命令；

将历史中新生成的条目追加至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

仅是历史列表新生成的被追加至文件中了；

将历史文件中的所有条目读到内存中：

[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 回显命令

echo [SHORT-OPTION]… [STRING]…
-n：不自动进行换行操作；
-e: 让转义符生效；
转义符：
\n 换行符；
\r 回车符；
\t 横向制表；
\v 纵向制表；

默认情况：

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

选项-n:

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

选项-e:

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

选项-e,加转义符：

[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，关机或重启

shutdown [OPTION]... TIME [WALL]
 OPTION：
 -h 关机；1分钟后关机；
 -r 重启
 -c cancle
 -k 狼来了

TIME：
 hh:mm 具体时间
 +m 几分钟后
 now

在10分钟后关机：

[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!

另起一个终端取消关机:

[root@localhost ~]# shutdown -c

立即重启

[root@localhost ~]# reboot

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

The system is going down for reboot NOW!

立即关机

[root@localhost ~]# shutdown -h

系统启动从硬件读取时间，读取后与硬件无关，通过CPU频率计时；
- 系统时间：通过CPU频率计时；
- 硬件时间：主板钮扣电池为硬件供电，让时钟正确；

date命令：系统时间

显示时间：date [OPTION]… [+FORMAT]

FORMAT：(%Y年 %m月 %d日 %H小时 %M分钟 %S秒 %s unix元年至执行命令那一刻经过的时间）

设定时间：date [MMDDhhmm[[CC]YY][.ss]]

显示时间：

[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

设定时间：

设定2012年12月1日11点11分30秒

[root@localhost ~]# date 120111112012.30

 Sat Dec 1 11:11:30 CST 2012

clock、hwclock命令：硬件时间

显示硬件时钟：# hwclock 或 # clock
系统与硬件时钟同步：
- 修改系统时间：hwclock -s
- 修改硬件时间：hwclock -w

clock是hwlock的软链接

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

显示硬件时钟：

[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

修改系统时钟：

[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系统上获取命令的帮助信息，请详细列出，并描述man文档的章节是如何划分的。

内建命令：用户接口内置的命令，在文件系统路径下没有与命令同名的文件；

外部命令：在文件系统上有与命令同名的程序文件

1、获取命令的类型‘

内建命令：显示builtin

外部命令：显示命令的绝对路径或命令的别名；如果别名同原名，原名会被隐藏，此时要执行原命令: \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、内建命令
[root@localhost ~]# help cd
3、外部命令
[root@localhost ~]# ls --help

[root@localhost ~]# man ls
4、官方文档

5、命令自带文档(/usr/share/doc/app-VERSION/{README,ChangeLog,INSTALL})

REDME：程序相关信息

ChangeLog: 版本迭代时的改动信息

INSTALL: 安装帮助

COPYING: 版本信息

6、Google

man章节

系统调用(man2)

库调用(man3)

用户命令(man1)

管理命令(man8)

设备文件(man4)

配置文件(man5)

杂项(man6)

游戏(man7)

获取命令在哪些章节下有帮助：
whatis COMMAND
获取命令在指定章节下的帮助
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、请罗列Linux发行版本的基础目录名称命名法则及功用规定。

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

/bin

所有用户可用的二进制程序；

/sbin

系统管理员可用的二进制程序；

/boot

引导加载器的静态文件；kernel: vmlinuz, initramfs(initrd), grub等；

/dev

当前系统所识别到的所有硬件设备的设备文件或特殊文件；黑底色黄前景色；

特殊文件：由软件模拟文件为设备文件；

设备类型：
- 字符：线性存储，以字符为单位进行交换数据；
- 块： 随机存储，以块为单位进行交换数据；

/etc

纯文本的配置文件，控制程序运行特性，运行哪段代码。多个选项时保存于配置文件中；

/home

用户的家目录，站点特有的目录，任何程序不应该依赖于此目录；

/root

root用户的家目录，可选；管理员不应该登陆系统；

/lib

基本共享库和内核模块；系统启动时/bin, /sbin下的程序所依赖的库；

libc.so.* 动态链接的C库
ld* 运行时加载器
modules：可装载的内核模块

/lib64

64位系统特有的存放64位共享库的路径；

/media

便携式设备挂载点；

/mnt

文件系统的临时挂载点；

/opt

第三方应用程序的安装位置；logstash, oracle。。

类似于Windows中的 Program Files目录；

/src

当前主机为服务提供的数据；

/tmp

为那些会产生临时文件的程序提供的用于存储临时文件的目录，可供所有用户使用，有特殊权限；

/usr

universal share read-only data；只读，任何兼容FHS的发行版彼此间可共用usr目录；

bin, sbin系统运行过程中附加功能；
lib 为/usr/{bin,sbin}提供
include C程序的头文件
share 架构特有的文件存放路径；
man 命令手册页
doc 命令自带文档
X11R6：x window程序安装位置
src 程序源码文件的存放位置

/usr/local

第三方应用程序的安装位置，新版本在？usr/local下老版本在/usr下，不能覆盖程序；老版本可能会被其他程序依赖；

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

/var

var Hierarchy，经常发生变化数据的目录

cache 缓存数据
lib 变化状态数据
local 为/usr/local下提供经常发生变化的数据
opt 为/opt下提供经常发生变化的数据
lock 锁文件
log 日志文件
run 运行中的进程相关的信息：pid
spool 暂存
tmp 重启后留存的数据

虚拟文件系统：基于内存的文件系统，开机存在，关机不存在；

/proc, proc, 内核及进程信息，内核参数映射；net.ipv4.ip_forward抽象为目录，其存储于/proc/sys目录下，因此完整路径为/proc/sys/net/ipv4/ip_forward；
/sys sysfs, 内核中硬件设备抽象为统一接口映射；

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