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探究操作系统


既然我们已经知道了如何在文件系统中跳转,是时候开始 Linux 操作系统之旅了。然而在开始之前,我们先学习一些对研究 Linux 系统有帮助的命令。

  • ls — 列出目录内容

  • file — 确定文件类型

  • less — 浏览文件内容

ls 乐趣

有充分的理由证明,ls 可能是用户最常使用的命令。通过它,我们可以知道目录的内容,以及各种各样重要文件和目录的 属性。正如我们所知道的,只要简单的输入 ls 就能看到在当前目录下所包含的文件和子目录列表。

[me@linuxbox ~]$ ls

Desktop Documents Music Pictures Publica Templates Videos

除了当前工作目录以外,也可以指定要列出内容的目录,就像这样:

me@linuxbox ~]$ ls /usr

bin games   kerberos    libexec  sbin   src

etc include lib         local    share  tmp

甚至可以列出多个指定目录的内容。在这个例子中,将会列出用户家目录(用字符“~”代表)和/usr 目录的内容:

[me@linuxbox ~]$ ls ~ /usr

/home/me:

Desktop  Documents  Music  Pictures  Public  Templates  Videos



/usr:

bin  games      kerberos  libexec  sbin   src

etc  include    lib       local    share  tmp

我们也可以改变输出格式,来得到更多的细节:

[me@linuxbox ~]$ ls -l

total 56

drwxrwxr-x 2  me  me  4096  2007-10-26  17:20  Desktop

drwxrwxr-x 2  me  me  4096  2007-10-26  17:20  Documents

drwxrwxr-x 2  me  me  4096  2007-10-26  17:20  Music

drwxrwxr-x 2  me  me  4096  2007-10-26  17:20  Pictures

drwxrwxr-x 2  me  me  4096  2007-10-26  17:20  Public

drwxrwxr-x 2  me  me  4096  2007-10-26  17:20  Templates

drwxrwxr-x 2  me  me  4096  2007-10-26  17:20  Videos

使用 ls 命令的“-l”选项,则结果以长模式输出。

选项和参数

我们将学习一个非常重要的知识点,大多数命令是如何工作的。命令名经常会带有一个或多个用来更正命令行为的选项, 更进一步,选项后面会带有一个或多个参数,这些参数是命令作用的对象。所以大多数命令看起来像这样:

command -options arguments

大多数命令使用的选项,是由一个中划线加上一个字符组成,例如,“-l”,但是许多命令,包括来自于 GNU 项目的命令,也支持长选项,长选项由两个中划线加上一个字组成。当然, 许多命令也允许把多个短选项串在一起使用。下面这个例子,ls 命令有两个选项, “l” 选项产生长格式输出,“t”选项按文件修改时间的先后来排序。

[me@linuxbox ~]$ ls -lt

加上长选项 “–reverse”,则结果会以相反的顺序输出:

[me@linuxbox ~]$ ls -lt --reverse

ls 命令有大量的选项。表4-1列出了最常使用的选项。

表 4-1: ls 命令选项
选项 长选项 描述
-a --all 列出所有文件,甚至包括文件名以圆点开头的默认会被隐藏的隐藏文件。
-d --directory 通常,如果指定了目录名,ls 命令会列出这个目录中的内容,而不是目录本身。 把这个选项与 -l 选项结合使用,可以看到所指定目录的详细信息,而不是目录中的内容。
-F --classify 这个选项会在每个所列出的名字后面加上一个指示符。例如,如果名字是 目录名,则会加上一个'/'字符。
-h --human-readable 当以长格式列出时,以人们可读的格式,而不是以字节数来显示文件的大小。
-l 以长格式显示结果。
-r --reverse 以相反的顺序来显示结果。通常,ls 命令的输出结果按照字母升序排列。
-S 命令输出结果按照文件大小来排序。
-t 按照修改时间来排序。

深入研究长格式输出

正如我们先前知道的,“-l”选项导致 ls 的输出结果以长格式输出。这种格式包含大量的有用信息。下面的例子目录来自 于 Ubuntu 系统:

-rw-r--r-- 1 root root 3576296 2007-04-03 11:05 Experience ubuntu.ogg

-rw-r--r-- 1 root root 1186219 2007-04-03 11:05 kubuntu-leaflet.png

-rw-r--r-- 1 root root   47584 2007-04-03 11:05 logo-Edubuntu.png

-rw-r--r-- 1 root root   44355 2007-04-03 11:05 logo-Kubuntu.png

-rw-r--r-- 1 root root   34391 2007-04-03 11:05 logo-Ubuntu.png

-rw-r--r-- 1 root root   32059 2007-04-03 11:05 oo-cd-cover.odf

-rw-r--r-- 1 root root  159744 2007-04-03 11:05 oo-derivatives.doc

-rw-r--r-- 1 root root   27837 2007-04-03 11:05 oo-maxwell.odt

-rw-r--r-- 1 root root   98816 2007-04-03 11:05 oo-trig.xls

-rw-r--r-- 1 root root  453764 2007-04-03 11:05 oo-welcome.odt

-rw-r--r-- 1 root root  358374 2007-04-03 11:05 ubuntu Sax.ogg

选一个文件,来看一下各个输出字段的含义:

表 4-2: ls 长格式列表的字段
字段 含义
-rw-r--r-- 对于文件的访问权限。第一个字符指明文件类型。在不同类型之间, 开头的“-”说明是一个普通文件,“d”表明是一个目录。其后三个字符是文件所有者的 访问权限,再其后的三个字符是文件所属组中成员的访问权限,最后三个字符是其他所 有人的访问权限。这个字段的完整含义将在第十章讨论。
1 文件的硬链接数目。参考随后讨论的关于链接的内容。
root 文件属主的用户名。
root 文件所属用户组的名字。
32059 以字节数表示的文件大小。
2007-04-03 11:05 上次修改文件的时间和日期。
oo-cd-cover.odf 文件名。

确定文件类型

随着探究操作系统的进行,知道文件包含的内容是很有用的。我们将用 file 命令来确定文件的类型。我们之前讨论过, 在 Linux 系统中,并不要求文件名来反映文件的内容。然而,一个类似 “picture.jpg” 的文件名,我们会期望它包含 JPEG 压缩图像,但 Linux 却不这样要求它。可以这样调用 file 命令:

file filename

当调用 file 命令后,file 命令会打印出文件内容的简单描述。例如:

[me@linuxbox ~]$ file picture.jpg

picture.jpg: JPEG image data, JFIF standard 1.01

有许多种类型的文件。事实上,在类 Unix 操作系统中比如说 Linux 中,有个普遍的观念就是“一切皆文件”。 随着课程的进行,我们将会明白这句话是多么的正确。

虽然系统中许多文件格式是熟悉的,例如 MP3和 JPEG 文件,但也有一些文件格式比较含蓄,极少数文件相当陌生。

用 less 浏览文件内容

less 命令是一个用来浏览文本文件的程序。纵观 Linux 系统,有许多人类可读的文本文件。less 程序为我们检查文本文件 提供了方便。

什么是“文本”

在计算机中,有许多方法可以表达信息。所有的方法都涉及到,在信息与一些数字之间确立一种关系,而这些数字可以 用来代表信息。毕竟,计算机只能理解数字,这样所有的数据都被转换成数值来表示。

有些数值表达法非常复杂(例如压缩的视频文件),而其它的就相当简单。最早也是最简单的一种表达法,叫做 ASCII 文本。ASCII(发音是”As-Key”)是美国信息交换标准码的简称。这是一个简单的编码方法,它首先 被用在电传打字机上,用来实现键盘字符到数字的映射。

文本是简单的字符与数字之间的一对一映射。它非常紧凑。五十个字符的文本翻译成五十个字节的数据。文本只是包含 简单的字符到数字的映射,理解这点很重要。它和一些文字处理器文档不一样,比如说由微软和 OpenOffice.org 文档 编辑器创建的文件。这些文件,和简单的 ASCII 文件形成鲜明对比,它们包含许多非文本元素,来描述它的结构和格式。 普通的 ASCII 文件,只包含字符本身,和一些基本的控制符,像制表符,回车符及换行符。纵观 Linux 系统,许多文件 以文本格式存储,也有许多 Linux 工具来处理文本文件。甚至 Windows 也承认这种文件格式的重要性。著名的 NOTEPAD.EXE 程序就是一个 ASCII 文本文件编辑器。

为什么我们要查看文本文件呢? 因为许多包含系统设置的文件(叫做配置文件),是以文本格式存储的,阅读它们 可以更深入的了解系统是如何工作的。另外,许多系统所用到的实际程序(叫做脚本)也是以这种格式存储的。 在随后的章节里,我们将要学习怎样编辑文本文件,为的是修改系统设置,还要学习编写自己的脚本文件,但现在我们只是看看它们的内容而已。

less 命令是这样使用的:

less filename

一旦运行起来,less 程序允许你前后滚动文件。例如,要查看一个定义了系统中全部用户身份的文件,输入以下命令:

[me@linuxbox ~]$ less /etc/passwd

一旦 less 程序运行起来,我们就能浏览文件内容了。如果文件内容多于一页,那么我们可以上下滚动文件。按下“q”键, 退出 less 程序。

下表列出了 less 程序最常使用的键盘命令。

表 4-3: less 命令
命令 行为
Page UP or b 向上翻滚一页
Page Down or space 向下翻滚一页
UP Arrow 向上翻滚一行
Down Arrow 向下翻滚一行
G 移动到最后一行
1G or g 移动到开头一行
/charaters 向前查找指定的字符串
n 向前查找下一个出现的字符串,这个字符串是之前所指定查找的
h 显示帮助屏幕
q 退出 less 程序

less 就是 more(禅语:色即是空)

less 程序是早期 Unix 程序 more 的改进版。“less” 这个名字,对习语 “less is more” 开了个玩笑, 这个习语是现代主义建筑师和设计者的座右铭。

less 属于”页面调度器”程序类,这些程序允许通过页方式,在一页中轻松地浏览长长的文本文档。然而 more 程序只能向前分页浏览,而 less 程序允许前后分页浏览,它还有很多其它的特性。

旅行指南

Linux 系统中,文件系统布局与类 Unix 系统的文件布局很相似。实际上,一个已经发布的标准, 叫做 Linux 文件系统层次标准,详细说明了这种设计模式。不是所有Linux发行版都根据这个标准,但 大多数都是。

下一步,我们将在文件系统中游玩,来了解 Linux 系统的工作原理。这会给你一个温习跳转命令的机会。 我们会发现很多有趣的文件都是普通的可读文本。将开始旅行,做做以下练习:

  1. cd 到给定目录
  2. 列出目录内容 ls -l
  3. 如果看到一个有趣的文件,用 file 命令确定文件内容
  4. 如果文件看起来像文本,试着用 less 命令浏览它

记得复制和粘贴技巧!如果你正在使用鼠标,双击文件名,来复制它,然后按下鼠标中键,粘贴文件名到命令行中。


在系统中游玩时,不要害怕粘花惹草。普通用户是很难把东西弄乱的。那是系统管理员的工作! 如果一个命令抱怨一些事情,不要管它,尽管去玩别的东西。花一些时间四处走走。 系统是我们自己的,尽情地探究吧。记住在 Linux 中,没有秘密存在! 表4-4仅仅列出了一些我们可以浏览的目录。闲暇时试试看!

表 4-4: Linux 系统中的目录
目录 评论
/ 根目录,万物起源。
/bin 包含系统启动和运行所必须的二进制程序。
/boot

包含 Linux 内核,最初的 RMA 磁盘映像(系统启动时,由驱动程序所需),和 启动加载程序。

有趣的文件:

  • /boot/grub/grub.conf or menu.lst, 被用来配置启动加载程序。
  • /boot/vmlinuz,Linux 内核。
/dev 这是一个包含设备结点的特殊目录。“一切都是文件”,也使用于设备。 在这个目录里,内核维护着它支持的设备。
/etc

这个目录包含所有系统层面的配置文件。它也包含一系列的 shell 脚本, 在系统启动时,这些脚本会运行每个系统服务。这个目录中的任何文件应该是可读的文本文件。

有意思的文件:虽然/etc 目录中的任何文件都有趣,但这里只列出了一些我一直喜欢的文件:

  • /etc/crontab, 定义自动运行的任务。
  • /etc/fstab,包含存储设备的列表,以及与他们相关的挂载点。
  • /etc/passwd,包含用户帐号列表。
/home 在通常的配置环境下,系统会在/home 下,给每个用户分配一个目录。普通只能 在他们自己的目录下创建文件。这个限制保护系统免受错误的用户活动破坏。
/lib 包含核心系统程序所需的库文件。这些文件与 Windows 中的动态链接库相似。
/lost+found 每个使用 Linux 文件系统的格式化分区或设备,例如 ext3文件系统, 都会有这个目录。当部分恢复一个损坏的文件系统时,会用到这个目录。除非文件系统 真正的损坏了,那么这个目录会是个空目录。
/media 在现在的 Linux 系统中,/media 目录会包含可移除媒体设备的挂载点, 例如 USB 驱动器,CD-ROMs 等等。这些设备连接到计算机之后,会自动地挂载到这个目录结点下。
/mnt 在早些的 Linux 系统中,/mnt 目录包含可移除设备的挂载点。
/opt 这个/opt 目录被用来安装“可选的”软件。这个主要用来存储可能 安装在系统中的商业软件产品。
/proc 这个/proc 目录很特殊。从存储在硬盘上的文件的意义上说,它不是真正的文件系统。 反而,它是一个由 Linux 内核维护的虚拟文件系统。它所包含的文件是内核的窥视孔。这些文件是可读的, 它们会告诉你内核是怎样监管计算机的。
/root root 帐户的家目录。
/sbin 这个目录包含“系统”二进制文件。它们是完成重大系统任务的程序,通常为超级用户保留。
/tmp 这个/tmp 目录,是用来存储由各种程序创建的临时文件的地方。一些配置,导致系统每次 重新启动时,都会清空这个目录。
/usr 在 Linux 系统中,/usr 目录可能是最大的一个。它包含普通用户所需要的所有程序和文件。
/usr/bin /usr/bin 目录包含系统安装的可执行程序。通常,这个目录会包含许多程序。
/usr/lib 包含由/usr/bin 目录中的程序所用的共享库。
/usr/local 这个/usr/local 目录,是非系统发行版自带,却打算让系统使用的程序的安装目录。 通常,由源码编译的程序会安装在/usr/local/bin 目录下。新安装的 Linux 系统中,会存在这个目录, 但却是空目录,直到系统管理员放些东西到它里面。
/usr/sbin 包含许多系统管理程序。
/usr/share /usr/share 目录包含许多由/usr/bin 目录中的程序使用的共享数据。 其中包括像默认的配置文件,图标,桌面背景,音频文件等等。
/usr/share/doc 大多数安装在系统中的软件包会包含一些文档。在/usr/share/doc 目录下, 我们可以找到按照软件包分类的文档。
/var 除了/tmp 和/home 目录之外,相对来说,目前我们看到的目录是静态的,这是说, 它们的内容不会改变。/var 目录是可能需要改动的文件存储的地方。各种数据库,假脱机文件, 用户邮件等等,都驻扎在这里。
/var/log 这个/var/log 目录包含日志文件,各种系统活动的记录。这些文件非常重要,并且 应该时时监测它们。其中最重要的一个文件是/var/log/messages。注意,为了系统安全,在一些系统中, 你必须是超级用户才能查看这些日志文件。

符号链接

在我们到处查看时,我们可能会看到一个目录,列出像这样的一条信息:

lrwxrwxrwx 1 root root 11 2007-08-11 07:34 libc.so.6 -> libc-2.6.so

注意看,为何这条信息第一个字符是“l”,并且有两个文件名呢? 这是一个特殊文件,叫做符号链接(也称为软链接或者 symlink )。 在大多数“类 Unix” 系统中, 有可能一个文件被多个文件名所指向。虽然这种特性的意义并不明显,但它真地很有用。

描绘一下这样的情景:一个程序要求使用某个包含在名为“foo”文件中的共享资源,但是“foo”经常改变版本号。 这样,在文件名中包含版本号,会是一个好主意,因此管理员或者其它相关方,会知道安装了哪个“foo”版本。 这又会导致一个问题。如果我们更改了共享资源的名字,那么我们必须跟踪每个可能使用了 这个共享资源的程序,当每次这个资源的新版本被安装后,都要让使用了它的程序去寻找新的资源名。 这听起来很没趣。

这就是符号链接存在至今的原因。比方说,我们安装了文件 “foo” 的 2.6 版本,它的 文件名是 “foo-2.6”,然后创建了叫做 “foo” 的符号链接,这个符号链接指向 “foo-2.6”。 这意味着,当一个程序打开文件 “foo” 时,它实际上是打开文件 “foo-2.6”。 现在,每个人都很高兴。依赖于 “foo” 文件的程序能找到这个文件,并且我们能知道安装了哪个文件版本。 当升级到 “foo-2.7” 版本的时候,仅添加这个文件到文件系统中,删除符号链接 “foo”, 创建一个指向新版本的符号链接。这不仅解决了版本升级问题,而且还允许在系统中保存两个不同的文件版本。 假想 “foo-2.7” 有个错误(该死的开发者!),那我们得回到原来的版本。 一样的操作,我们只需要删除指向新版本的符号链接,然后创建指向旧版本的符号链接就可以了。

在上面列出的目录(来自于 Fedora 的 /lib 目录)展示了一个叫做 “libc.so.6” 的符号链接,这个符号链接指向一个 叫做 “libc-2.6.so” 的共享库文件。这意味着,寻找文件 “libc.so.6” 的程序,实际上得到是文件 “libc-2.6.so”。 在下一章节,我们将学习如何建立符号链接。

硬链接

讨论到链接问题,我们需要提一下,还有一种链接类型,叫做硬链接。硬链接同样允许文件有多个名字, 但是硬链接以不同的方法来创建多个文件名。在下一章中,我们会谈到更多符号链接与硬链接之间的差异问题。

拓展阅读


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