第四章：研究操作系统

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 * 完整的 Linux 文件系统层次体系标准可通过以下链接找到： [http://www.pathname.com/fhs/](http://www.pathname.com/fhs/)