ubuntu必会背景知识及系统目录结构详解

文件系统

使用统一的目录树结构。每个用户一个目录。但是存在特例：超级用户root，其用户目录为/root

权限机制：对于普通用户来说，操作的目录就只有用户目录。root用户没有限制，可以操作任意文件和目录。

操作系统

没有安装操作系统的计算机，通常被称为 裸机

• 如果想在 裸机 上运行自己所编写的程序，就必须用机器语言书写程序
• 如果计算机上安装了操作系统，就可以在操作系统上安装支持的高级语言环境，用高级语言开发程序

作用

• 是现代计算机系统中 最基本和最重要 的系统软件，相当于 配置在计算机硬件上的第一层软件，是对硬件系统的首次扩展
• 主要作用是管理好硬件设备，并为用户和应用程序提供一个简单的接口，以便于调用

主流操作系统

• 桌面操作系统
  • Windows 系列：用户群体大
  • macOS（基于unix）：适合于开发人员
  • Linux：应用软件少
• 服务器操作系统
  • Linux：安全、稳定、免费、占有率高
  • Windows Server：付费、占有率低
• 嵌入式操作系统：Linux
• 移动设备操作系统
  • 苹果iOS
  • 谷歌Android（基于 Linux）

虚拟机

虚拟机（Virtual Machine）指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统

• 虚拟系统通过生成现有操作系统的全新虚拟镜像，具有真实操作系统完全一样的功能
• 进入虚拟系统后，所有操作都是在这个全新的独立的虚拟系统里面进行，可以独立安装运行软件，保存数据，拥有自己的独立桌面，不会对真正的系统产生任何影响，而且能够在现有系统与虚拟镜像之间灵活切换的一类操作系统

发展史

Unix

1965 年之前的时候，当时大型主机至多能提供30台终端（30个键盘、显示器)，连接一台电脑，为了解决数量不够用的问题。

• 1965 年左后由 贝尔实验室 加入了 麻省理工学院 以及 通用电气 合作的计划 —— 该计划要建立一套 多使用者(multi－user)、多任务(multi－processor)、多层次(multi－level) 的 MULTICS 操作系统，想让大型主机支持 300 台终端，1969 年前后这个项目进度缓慢，资金短缺，贝尔实验室退出了研究
• 1969 年从这个项目中退出的 Ken Thompson 使用汇编写出了 Unix 操作系统的原型。1970 年，美国贝尔实验室的 Ken Thompson，以 BCPL 语言为基础，设计出很简单且很接近硬件的 B 语言（取BCPL的首字母），并且他用 B 语言 写了第一个 UNIX 操作系统
• 1971 年，同样酷爱 “星际旅行（Space Travel）” 的 Dennis M.Ritchie 合作开发 UNIX，他的主要工作是改造 B 语言，因为B 语言 的跨平台性较差。1972 年，Dennis M.Ritchie 在 B 语言 的基础上最终设计出了一种新的语言，他取了 BCPL 的第二个字母作为这种语言的名字，这就是 C 语言
• 1973 年初，C 语言的主体完成，Thompson 和 Ritchie 迫不及待地开始用它完全重写了现在大名鼎鼎的 Unix 操作系统

C 语言

• 在把UNIX 移植到其他类型的计算机上使用时，C 语言强大的移植性（Portability）在此显现。
  • 机器语言和汇编语言都不具有移植性，为 x86 开发的程序，不可能在 Alpha，SPARC 和 ARM 等机器上运行
• 而 C 语言程序则可以使用在任意架构的处理器上，只要那种架构的处理器具有对应的 C 语言编译器和库，然后将 C 源代码编译、连接成目标二进制文件之后即可运行

Unix 家谱

Minix

• 因为 AT&T（通用电气） 的政策改变，在 Version 7 Unix 推出之后，发布新的使用条款，将 UNIX 源代码私有化，在大学中不再能使用 UNIX 源代码
• Andrew S. Tanenbaum（塔能鲍姆） 教授为了能 在课堂上教授学生操作系统运作的细节，决定在不使用任何 AT&T 的源代码前提下，自行开发与 UNIX 兼容的操作系统，以避免版权上的争议。以 **小型 UNIX（mini-UNIX）**之意，将它称为 MINIX。

Linux

• 1991 年 林纳斯（Linus） 就读于赫尔辛基大学期间，利用 GNU 的 bash 当做开发环境，gcc 当做编译工具，编写了 Linux 内核，一开始 Linux 并不能兼容 Unix
  • 即 Unix 上跑的应用程序不能在 Linux 上跑，即应用程序与内核之间的接口不一致
  • 一开始 Linux 只适用于 386，后来经过全世界的网友的帮助，最终能够兼容多种硬件

Linux 内核及发行版

Linux 内核版本

• **内核（kernel）**是系统的心脏，是运行程序和管理像磁盘和打印机等硬件设备的核心程序，它提供了一个在裸设备与应用程序间的抽象层
• Linux 内核版本又分为稳定版和开发版，两种版本是相互关联，相互循环
  • 稳定版：具有工业级强度，可以广泛地应用和部署。新的稳定版相对于较旧的只是修正一些 bug 或加入一些新的驱动程序
  • 开发版：由于要试验各种解决方案，所以变化很快
• 内核源码网址：http://www.kernel.org

所有来自全世界的对 Linux 源码的修改最终都会汇总到这个网站，由 Linus 领导的开源社区对其进行甄别和修改最终决定是否进入到 Linux 主线内核源码中

Linux 发行版本

• **Linux 发行版（也被叫做 GNU/Linux 发行版）**通常包含了包括桌面环境、办公套件、媒体播放器、数据库等应用软件
• 常见的发行版本如下：
  • Ubuntu
  • Redhat
  • Fedora
  • openSUSE
  • Linux Mint
  • Debian
  • Manjaro
  • Mageia
  • CentOS
  • Arch
• 十大 Linux 服务器发行版排行榜：http://os.51cto.com/art/201612/526126.htm

在几乎每一份与 Linux 有关的榜单上，基于 Debian 的 Ubuntu 都占有一席之位。Canonical 的Ubuntu 胜过其他所有的 Linux 服务器发行版 ―― 从简单安装、出色的硬件发现，到世界级的商业支持，Ubuntu确立了难以企及的严格标准

（与硬件打交道的部分由linux内核实现，linux发行版只是用系统调用就好）

Linux 的应用领域

服务器领域

• Linux 在服务器领域的应用是其重要分支
• Linux 免费、稳定、高效等特点在这里得到了很好的体现，近些年来 Linux 服务器市场得到了飞速的提升，尤其在一些高端领域尤为广泛

嵌入式领域

• 近些年来 Linux 在嵌入式领域的应用得到了飞速的提高
• Linux 运行稳定、对网络的良好支持性、低成本，且可以根据需要进行软件裁剪，内核最小可以达到几百 KB 等特点，使其近些年来在嵌入式领域的应用得到非常大的提高

主要应用：机顶盒、数字电视、网络电话、程控交换机、手机、PDA、等都是其应用领域，得到了 Google、三星、摩托罗拉、NEC 等公司的大力推广

个人桌面领域

• 此领域是传统 Linux 应用最薄弱的环节
• 传统 Linux 由于界面简单、操作复杂、应用软件少的缺点，一直被 Windows 所压制，近些年来随着 Ubuntu、Fedora 等优秀桌面环境的兴起，同时各大硬件厂商对其支持的加大，Linux 在个人桌面领域的占有率在逐渐的提高

Linux 主要目录速查表

• /：根目录，

  一般根目录下只存放目录，在 linux 下有且只有一个根目录，所有的东西都是从这里开始

  • 当在终端里输入 /home，其实是在告诉电脑，先从 /（根目录）开始，再进入到 home 目录

• /bin、/usr/bin：可执行二进制文件的目录，如常用的命令 ls、tar、mv、cat 等，存在一些二进制的命令。

• /boot：放置 linux 系统启动时用到的一些文件，如 linux 的内核文件：/boot/vmlinuz，系统引导管理器：/boot/grub

• /dev：存放linux系统下的设备文件，访问该目录下某个文件，相当于访问某个设备，常用的是挂载光驱mount /dev/cdrom /mnt

• /etc：系统配置文件存放的目录，不建议在此目录下存放可执行文件，（与服务器配置有关的文件都在此目录下）重要的配置文件有

  • /etc/inittab
  • /etc/fstab
  • /etc/init.d
  • /etc/X11
  • /etc/sysconfig
  • /etc/xinetd.d

• /home：系统默认的用户家目录，新增用户账号时，用户的家目录都存放在此目录下

  • ~ 表示当前用户的家目录
  • ~edu 表示用户 edu 的家目录

• /lib、/usr/lib、/usr/local/lib：系统使用的函数库的目录，程序在执行过程中，需要调用一些额外的参数时需要函数库的协助

• /lost+fount：系统异常产生错误时，会将一些遗失的片段放置于此目录下

• /mnt: /media：光盘默认挂载点，通常光盘挂载于 /mnt/cdrom 下，也不一定，可以选择任意位置进行挂载

• /opt：给主机额外安装软件所摆放的目录

• /proc：此目录的数据都在内存中，如系统核心，外部设备，网络状态，由于数据都存放于内存中，所以不占用磁盘空间，比较重要的文件有：/proc/cpuinfo、/proc/interrupts、/proc/dma、/proc/ioports、/proc/net/* 等

• /root：系统管理员root的家目录

• /sbin、/usr/sbin、/usr/local/sbin：放置系统管理员使用的可执行命令，如 fdisk、shutdown、mount 等。与 /bin 不同的是，这几个目录是给系统管理员 root 使用的命令，一般用户只能"查看"而不能设置和使用

• /tmp：一般用户或正在执行的程序临时存放文件的目录，任何人都可以访问，重要数据不可放置在此目录下

• /srv：服务启动之后需要访问的数据目录，如 www 服务需要访问的网页数据存放在 /srv/www 内

• /usr：应用程序存放目录

  • /usr/bin：存放应用程序
  • /usr/share：存放共享数据
  • /usr/lib：存放不能直接运行的，却是许多程序运行所必需的一些函数库文件
  • /usr/local：存放软件升级包
  • /usr/share/doc：系统说明文件存放目录
  • /usr/share/man：程序说明文件存放目录

• /var：放置系统执行过程中经常变化的文件

  • /var/log：随时更改的日志文件
  • /var/spool/mail：邮件存放的目录
  • /var/run：程序或服务启动后，其 PID 存放在该目录下