Linux 和操作系统

核心 Linux 概念

Linux 是基于 Linux 内核的类 Unix 开源操作系统系列。由于其稳定性、安全性和灵活性，它已成为许多 DevOps 工具和平台的基础。

Linux 架构

Linux 系统组件:

组件	描述
内核	与硬件直接交互的操作系统核心
Shell	接受用户命令的命令行解释器
文件系统	组织和管理存储设备上的文件
窗口系统	可选的图形界面（X Window System，Wayland）
桌面环境	可选 GUI（GNOME、KDE 等）
系统工具	管理和系统维护工具

来源：topics/linux/README.md608-645

Linux 发行版家族

Linux 发行版（或简称“distros”）是在 Linux 内核基础上构建的操作系统，具有不同的软件包管理系统和默认配置。

来源：topics/linux/README.md1045-1046

文件系统层级结构

Linux 文件系统遵循一个称为文件系统层级标准 (FHS) 的标准化结构。

目录	目的
`/bin`	重要的命令二进制文件
`/boot`	引导加载程序文件和内核
`/dev`	Device files (设备文件)
`/etc`	系统范围的配置文件
`/home`	用户主目录
`/lib`	重要的共享库
`/proc`	提供进程和内核信息的虚拟文件系统
`/root`	root 用户的家目录
`/sbin`	系统二进制文件
`/tmp`	临时文件（重启时清除）
`/usr`	只读用户数据的二级层级结构
`/var`	可变数据（日志、邮件假脱机文件、临时文件）

来源：topics/linux/README.md325-346

特殊目录

Linux 中的某些目录具有特殊属性

/proc：提供进程和内核信息的虚拟文件系统
/dev：包含代表硬件组件的设备文件
/tmp：这里的文件通常在重启时清除
/var/tmp：类似于/tmp，但文件会在重启后保留

来源：topics/linux/README.md355-380 topics/linux/README.md1036-1041

必学的 Linux 命令

命令	描述	示例
`pwd`	打印当前工作目录	`pwd`
`ls`	列出目录内容	`ls -la`
`cd`	更改目录	`cd /tmp`
`mkdir`	创建目录	`mkdir directory`
`touch`	创建文件或更新时间戳	`touch file.txt`
`cp`	复制文件或目录	`cp file.txt /tmp/`
`mv`	移动或重命名文件	`mv file.txt newname.txt`
`rm`	删除文件或目录	`rm -rf directory/`
`cat`	显示文件内容	`cat file.txt`

来源：topics/linux/README.md80-100 topics/linux/exercises/navigation/README.md1-19 topics/linux/exercises/create_remove/README.md1-15 topics/linux/exercises/copy/README.md1-15

来源：topics/linux/exercises/navigation/README.md8-16

示例：文件创建和删除

来源：topics/linux/exercises/create_remove/solution.md14-21

示例：文件复制

来源：topics/linux/exercises/copy/solution.md14-24

用户和权限系统

Linux 是一个具有强大权限系统的多用户操作系统。

权限结构

权限符号

符号	数字	描述
`rwx`	7	读、写和执行权限
`rw-`	6	读写权限
`r-x`	5	读执行权限
`r--`	4	只读权限
`-wx`	3	写执行权限
`-w-`	2	只写权限
`--x`	1	只执行权限
`---`	0	无权限

权限命令

命令	描述	示例
`chmod`	更改文件权限	`chmod 755 script.sh`
`chown`	更改文件所有者	`chown user:group file.txt`
`chgrp`	更改文件所属组	`chgrp newgroup file.txt`
`umask`	设置默认权限	`umask 022`

来源：topics/linux/README.md382-421 topics/linux/README.md426-432

特殊权限位

SetUID（4000）：当设置在可执行文件上时，程序将以文件所有者的权限运行
SetGID（2000）：当设置在可执行文件上时，程序将以文件的所属组的权限运行
Sticky Bit（1000）：当设置在目录上时，只有所有者才能删除或重命名其中的文件

来源：topics/linux/README.md412-421

I/O 重定向

Linux 通过各种命令和工具提供了强大的输入输出重定向机制。

重定向运算符

运算符	描述	示例
`>`	将 stdout 重定向到文件（覆盖）	`ls > files.txt`
`>>`	将 stdout 追加到文件	`echo "text" >> file.txt`
`<`	将文件内容重定向到 stdin	`sort < unsorted.txt`
`2>`	将 stderr 重定向到文件	`find / -name "file" 2> errors.txt`
`&>`	将 stdout 和 stderr 重定向到文件	`command &> output.txt`
`\|`	将 stdout 管道传递给另一个命令	`ls \| grep ".txt"`

来源：topics/linux/README.md280-322

进程管理

进程是正在运行的程序的一个实例。Linux 提供了各种管理进程的工具。

常用进程命令

命令	描述	示例
`ps`	显示进程状态	`ps aux`
`top`	显示动态进程信息	`top`
`htop`	交互式进程查看器	`htop`
`kill`	向进程发送信号	`kill -9 1234`
`killall`	按名称杀死进程	`killall firefox`
`pgrep`	按名称查找进程 ID	`pgrep nginx`
`pkill`	按名称杀死进程	`pkill nginx`
`nice`	以修改后的优先级运行命令	`nice -n 10 command`
`renice`	更改正在运行进程的优先级	`renice 10 -p 1234`

来源：topics/linux/README.md1082-1108

Systemd 管理的系统服务

现代 Linux 发行版使用 systemd 作为 init 系统和服务的管理器。

Systemd 命令

命令	描述	示例
`systemctl start`	启动服务	`systemctl start nginx`
`systemctl stop`	停止服务	`systemctl stop nginx`
`systemctl restart`	重启服务	`systemctl restart nginx`
`systemctl status`	检查服务状态	`systemctl status nginx`
`systemctl enable`	开机时启用服务	`systemctl enable nginx`
`systemctl disable`	开机时禁用服务	`systemctl disable nginx`
`journalctl`	查看 systemd 日志	`journalctl -u nginx`

来源：topics/linux/README.md489-527

Linux 启动过程

Linux 启动过程包括从开机到用户登录的几个阶段。

启动过程包括

BIOS/UEFI：硬件初始化和引导加载程序选择
引导加载程序 (GRUB)：加载内核和初始 RAM 磁盘
内核初始化：硬件检测和设置
Init 系统 (systemd)：启动系统服务
登录提示：用户认证

来源：topics/linux/README.md881-900

存储和文件系统

磁盘管理

命令	描述	示例
`df`	显示磁盘空间使用情况	`df -h`
`du`	显示目录空间使用情况	`du -sh /var`
`lsblk`	列出块设备	`lsblk`
`fdisk`	分区管理工具	`fdisk /dev/sda`
`mount`	挂载文件系统	`mount /dev/sda1 /mnt`
`umount`	卸载文件系统	`umount /mnt`

文件系统概念

Inode：包含文件元数据（除文件名和内容外的所有信息）的数据结构
硬链接：指向同一 inode 的多个文件名
软链接（符号链接）：指向另一个文件或目录路径的文件
挂载点：文件系统附加到系统层级结构中的目录

来源：topics/linux/README.md902-972

Linux 网络

Linux 通过各种命令和工具提供了强大的网络功能。

常用网络命令

命令	描述	示例
`ip`	显示/操作路由、设备、策略路由	`ip addr show`
`ifconfig`	配置网络接口（已弃用）	`ifconfig eth0`
`netstat`	网络统计	`netstat -tuln`
`ss`	套接字统计	`ss -tuln`
`ping`	测试网络连通性	`ping google.com`
`traceroute`	显示到目标的路由	`traceroute google.com`
`dig`	DNS 查询工具	`dig google.com`
`nslookup`	DNS 查询工具	`nslookup google.com`
`主机`	DNS 查询	`host google.com`

来源： topics/linux/README.md551-552

故障排除和调试

Linux 提供了各种工具来对问题进行故障排除和调试。

系统日志

重要的日志文件

日志文件	描述
`/var/log/syslog` 或 `/var/log/messages`	通用系统日志
`/var/log/auth.log` 或 `/var/log/secure`	身份验证日志
`/var/log/kern.log`	内核日志
`/var/log/dmesg`	启动时硬件设备日志
`/var/log/apache2/` 或 `/var/log/httpd/`	Web 服务器日志

故障排除命令

命令	目的	示例
`dstat`	系统资源统计信息	`dstat -t`
`iostat`	I/O 统计信息	`iostat -xz 1`
`vmstat`	虚拟内存统计信息	`vmstat 1`
`strace`	跟踪系统调用	`strace -f command`
`ltrace`	跟踪库调用	`ltrace command`
`lsof`	列出打开的文件	`lsof -p 1234`
`tcpdump`	捕获网络数据包	`tcpdump -i eth0`

来源： topics/linux/README.md529-598

Linux 性能分析

性能分析对于系统优化和故障排除至关重要。

性能监控工具

工具	描述	示例
`top`	进程的动态实时视图	`top`
`htop`	交互式进程查看器	`htop`
`uptime`	显示负载平均值	`uptime`
`sar`	收集和报告系统活动	`sar -u 1 5`
`iostat`	报告 CPU 和 I/O 统计信息	`iostat -xz 1`
`mpstat`	报告处理器统计信息	`mpstat -P ALL 1`
`free`	显示内存使用情况	`free -m`
`perf`	性能分析工具	`perf top`

来源： topics/linux/README.md1043-1081

Shell 脚本基础

Shell 脚本允许自动化 Linux 中重复的任务。

基本脚本结构

常用 Shell 内建命令和工具

命令	描述	示例
`echo`	打印文本	`echo "Hello"`
`grep`	搜索模式	`grep "error" logfile`
`awk`	文本处理工具	`awk '{print $1}' file`
`sed`	流编辑器	`sed 's/old/new/g' file`
`cut`	从行中提取部分	`cut -d "," -f 1 file.csv`
`sort`	对文本行进行排序	`sort file.txt`
`uniq`	报告或过滤重复的行	`uniq -c file.txt`
`find`	搜索文件	`find . -name "*.txt"`

来源： topics/linux/README.md157-175

安全 Shell (SSH)

SSH 是一种用于 Linux 系统远程管理的协议。

SSH 命令和配置

命令	描述	示例
`ssh`	连接到远程主机	`ssh user@host`
`ssh-keygen`	生成 SSH 密钥对	`ssh-keygen -t rsa`
`ssh-copy-id`	将公钥复制到服务器	`ssh-copy-id user@host`
`scp`	安全地复制文件	`scp file.txt user@host:/path`
`sftp`	安全文件传输	`sftp user@host`

SSH 使用非对称加密进行身份验证，使用对称加密进行会话。

来源： topics/linux/README.md706-740

通配符和 globbing

通配符和 globbing 模式允许用单个模式匹配多个文件。

模式	描述	示例
`*`	匹配任意数量的字符	`ls *.txt`
`?`	匹配任何单个字符	`ls file?.txt`
`[abc]`	匹配集合中的任何一个字符	`ls file[123].txt`
`[!abc]`	匹配集合中除 abc 之外的任何字符	`ls file[!123].txt`
`[a-z]`	匹配范围内的任何一个字符	`ls file[a-z].txt`

来源： topics/linux/README.md805-837

Linux 安全实践

基本安全措施

最小权限原则：仅授予用户所需的权限
定期更新：及时为系统打上安全补丁
防火墙配置：使用 iptables、ufw 或 firewalld 控制网络访问
SSH 加固：禁用 root 登录，使用基于密钥的身份验证
服务最小化：仅运行必需的服务
定期审计：监控日志并检查可疑活动

来源： topics/linux/README.md708-722

结论

本篇关于 Linux 和操作系统的概述为 DevOps 从业人员提供了必要的知识。这里概述的命令、概念和实践构成了在 DevOps 环境中有效使用 Linux 系统的基础。有关更高级的主题和详细练习，请探索存储库中的特定部分。