Ubuntu Linux操作系统——图形界面与命令行

Linux和Ubuntu

• Linux是一种起源于UNIX，以可移植操作系统接口标准为框架而发展起来的操作系统
• Linux是一个内核，即一个提供硬件抽象层、磁盘及文件系统控制、多任务等功能的系统软件
• Linux采用分层设计，包括用户应用程序、操作系统服务、Linux内核和硬件系统。每层只能与它相邻的层通信，层次间具有从上到下的依赖关系，考上的层依赖下层，但靠下的层不依赖靠上的层。
• Linux版本分为两种：内核版本和发行版本。
  1. 内核版本：指内核小组开发维护的系统内核的版本号，分为实验版本和产品版本。内核版本的每一个版本号由4个部分组成：主版本. 实验版本. 修订版本. - 附版本
  2. 发行版本：指配备基本应用程序的，集成的完整的操作系统。Debian是迄今为止完全遵循GNU规范的LInux系统，Ubuntu是其一个改版。
• Linux磁盘分区
  • Linux使用单一的目录树结构，整个系统只有一个根目录
  • 各个分区以挂载到某个目录的形式称为根目录的一部分
  • Linux使用设备名称加分区编号来标明分区
  • SCSI磁盘、SATA磁盘均可表示为sd，后用小写字母表示磁盘编号
  • 磁盘编号后使用阿拉伯数字表示分区编号，主分区或扩展分区为1~4，逻辑分区从5开始

命令行界面

使用仿真终端窗口

• 终端界面提示符格式：当前用户名@主机名 当前目录 命令提示符
  • 普通用户登陆后，命令提示符为$
  • 超级用户登录后，命令提示符为#
• Linux是一个真正的多用户操作系统，可以同时接受多个用户登录，而且允许一个用户进行多次登录
• Linux和UNIX一样，提供虚拟控制台（Virtual Console）的访问方式，允许用户在同一时间从控制台多次登录
  • 直接在Linux计算机上的登录称为从控制台登录
  • 使用talent、SSH等工具通过网络登录到Linux主机称为远程登录
  • Linux允许用户同时打开六个虚拟控制台进行操作，不管当前正在使用哪个虚拟控制台，系统信息都会发送到该控制台上
• 为安全起见，用户输入的口令（密码）不在屏幕上显示

Shell基础

• 在Linux中，Shell是外壳的意思，是用户和系统交互的接口，他接受用户输入的命令并将其送到内核去执行。Ubuntu中默认使用的Shell程序是bash，使用一下命令可以查看当前使用Shell类型：~$ echo $SHELL
• Shell是一个命令解释器，拥有自己内建的Shell命令集
• Shell又是一种程序设计语言，运行用户编写由Shell命令组成的程序，通常称为Shell脚本（Shell script）或命令文件
• Linux Shell的主要功能：
  • 解释用户在命令行提示符下输入的命令
  • 提供个性化的用户环境
  • 编写Shell脚本，实现高级管理功能

正则表达式

• Regular Expression(RE)是一种可以用于模式匹配和替换的工具
• Shell可以通过利用正则表达式使用一系列的特殊字符构建匹配模式，然后将匹配模式与待比较字符串或文件进行比较，执行相应程序

通配符

用于模式匹配，如字符串查找、文件名匹配与搜索等。常用的有以下六种：

1. *（星号）：表示任何字符串，如*log*表示含有log的字符串
2. ?（问号）：表示任何单个字符串
3. []（一对方括号）：表示一个字符序列，字符序列可以直接包含若干字符，例如[abc]表示a、b、c中的任一字符。也可以是由-连接起止字符形成的序列。除-外，其他特殊字符在[]中都是普通字符
4. !（感叹号）：在[]中使用表示排除其中任意字符
5. ^（幂符号）：只在一行的开头匹配字符串
6. $（美元符号）：只在行尾匹配字符串

模式表达式

模式表达式是那些包含一个或多个通配符的字符串，各模式之间以竖线|分开。bash除支持上述通配符外，还提供了以下特有的扩展模式匹配表达式。

1. *:匹配任意多个模式。例如file*(.c|.o)匹配文件file.c、file.o、file.c.o、file.c.c、file.o.c,file等,但不匹配file.h、 file.s等。
2. +:匹配1个或多个模式。例如，file+(.c|.o)匹配文件 file.c、file.o、file.o.c、file.c.o等，但不匹配file。
3. ?:匹配模式表中任何一种模式。例如，file?(.c|.o)只匹配file、file.c、file.o等，不匹配file.c.c、 file.c.o等。
4. @:仅匹配模式表中一个给定模式。例如, file@(.c|.o)只匹配 file.c和 file.o,但不匹配file,file.c.c、file.c.o等。
5. !:除给定模式表中的一个模式之外,它可以匹配其他任何字符串。

在实际使用时,模式表达式可以递归，即每个表达式中都可以包含一个或多个模式。例如，file*(.[cho]|.sh)是合法的模式表达式。

Shell中的特殊字符

1. 引号

• 在 Shell 中的引号有3种,即单引号、双引号和反引号
• 由单引号'括起来的字符串视为普通字符串,包括空格、$、1、N等特殊字符
• 由双引号"括起来的字符串，除$、l、'和"仍作为特殊字符并保留其特殊功能外,其他都视为普通字符对待
• \是转义符,Shell不会对其后面的那个字符进行特殊处理,要将$、\、'和"作为普通字符,在其前面加上转义符\即可
• 特殊引号是反引号(`)。由反引号括起来的字符串被Shell解释为命令行,在执行时首先执行该命令行，并以它的标准输出结果替代该命令行(反引号括起来的部分，包括反引号)

2. 其他符号

• #(注释)
• \(跳转符号,将特殊字符或通配符还原成一般字符)
• |(分隔两个管道命令)
• ;(分隔多个命令)
• /~(用户的主目录)
• $（变量前需要加的变量值)
• &(将该符号前的命令放到后台执行)

Linux命令行的使用

Linux命令包括内部命令和程序(相当于外部命令)。
内部命令包含在Shell内部,而程序是存放在文件系统中某个目录下的可执行文件。

命令行语法格式

• Shell提示符（管理员为#，普通用户为$)，输入命令必须遵循一定的语法规则
  • 输入的第1项：一个命令的名称
  • 输入的第2项：命令的选项(Option)或参数（Arguments )，各项之间必须由空格或TAB制表符隔开
  • 格式如下:提示符 命令 选项 参数
• 有的命令不带任何选项和参数。Linux 命令行严格区分大小写

1. 选项：选项是包括一个或多个字母的代码，前面有一个-连字符，主要用于改变命令执行动作的类型。
   • 使用一个命令的多个选项时，可以简化输入。例如，将命令ls -l-a简写为 ls -la。
   • 对于由多个字符组成的选项(长选项格式)，前面必须使用-符号，如1s -directory o
2. 参数：参数通常是命令的操作对象，多数命令都可使用参数。使用多个参数的命令必须注意参数的顺序。有的命令必须带参数。同时带有选项和参数的命令,通常选项位于参数之前。

命令行基本用法

1. 编辑修改命令行
2. 调用历史命令
   可使用history命令列出最近用过的所有命令，显示结果中为历史命令加上数字编号，如果要执行其中某一条命令，可输入!编号来执行该编号的历史命令。
3. 自动补全命令
   bash具有命令自动补全功能,当用户输入了命令、文件名的一部分时,按键就可将剩余部分补全，如果不能补全，再按一次键就可获取与已输入部分匹配的命令或文件名列表，供用户从中选择。
4. 一行多条命令和命令行续行
   可在一个命令行中使用多个命令，用分号;将各个命令隔开。例如：ls -l;pwd。也可在几个命令行中输入一个命令，用反斜杠\将一个命令行持续到下一行。例如ls -l -a \
5. 强制中断命令运行
   在执行命令的过程中，可使用组合键+强制中断当前运行的命令或程序。
6. 获得联机帮助
   Linux系统安装有联机手册(Man Pages )，使用命令man显示联机手册,基本用法如下：man [选项] 命令名或配置文件名

命令行输入与输出

与DOS类似，Shell程序通常自动打开3个标准文档:标准输入文档( stdin )、标准输出文档(stdout)和标准错误输出文档(stderr )
其中stdin一般对应终端键盘，stdout和stderr对应终端屏幕。
进程从stdin获取输入内容，将执行结果信息输出到stdout,如果有错误信息,同时输出到stderr。

1. 输入重定向
   主要用于改变命令的输入源，让输入不要来自键盘，而来自指定文件。
   基本用法：命令 < 文件名
2. 输出重定向
   主要用于改变命令的输出，让标准输出不要显示在屏幕上，而是写入到指定文件中。
   基本用法：命令 > 文件名
   如果要写入已有文件，则将该文件重写(覆盖)。要避免重写破坏原有数据，可选择追加功能，将>改为>>
   至于标准错误输出的重定向，只需要换一种符号，将>改为2>，将>>改为2>>。将标准输出和标准错误输出重定向到同一文件,则使用符号&>。
3. 管道
   管道用于将一个命令的输出作为另一个命令的输入，使用符号|来连接命令。可以将多个命令依次连接起来，前一个命令的输出作为后一个命令的输入。
   基本用法：命令1|命令2……|命令n
4. 命令替换
   命令替换与重定向有些类似，不同的是命令替换将一个命令的输出作为另一个命令的参数
   常用命令格式如下：命令1 ` 命令2 反引号
   其中命令2的输出作为命令1的参数，注意这里的符号是指反引号，被它括起来的内容将作为命令执行，执行的结果作为命令1的参数。

执行Shell脚本

• Shell脚本是指使用Shell所提供的语句所编写的命令文件,又称Shell程序。
• Shell脚本可以包含任意从键盘输入的 Linux命令。Shell脚本最基本的功能就是汇集一些在命令行输入的连续指令，将它们写入脚本中，然后直接执行脚本来启动一连串的命令行指令。
• 执行Shell 脚本最常用的方式是将Shell 脚本的权限设置为可执行，然后在提示符下直接执行它。
• 直接编辑生成的脚本文件没有执行权限，如果要将Shell脚本直接当作命令执行，就需要利用命令chmod将它置为具有执行权限。例如：chmod +x example1

vi编辑器

Linux系统图形界面中编辑文件，通常使用gedit。
作为管理员，往往要在文本模式下操作。vi是一个功能强大的文本模式全屏幕编辑器
Ubuntu提供的版本为vim, vim相当于vi的增强版本。

vi操作模式

• vi分为以下3种操作模式，代表不同的操作状态:
  • 命令模式(Command mode)：输入的任何字符都作为命令（指令）来处理
  • 插入模式（Insert mode）：输入的任何字符都作为插入的字符来处理。
  • 末行模式(Last line mode):执行文件级或全局性操作，如保存文件、退出编辑器、设置编辑环境等。
• 命令模式下可控制屏幕光标的移动、行编辑（删除、移动、复制)，输入相应的命令进入插入模式。
• 进入插入模式的命令有以下6个。
  • a：从当前光标位置右边开始输入下一字符。
  • A:从当前光标所在行的行尾开始输入下一字符。
  • i：从当前光标位置左边插入新的字符。
  • L：从当前光标所在行的行首开始插入字符。
  • o：从当前光标所在行新增一行并进入插入模式,光标移到新的一行行首。
  • O：从当前光标所在行上方新增一行并进入插入模式,光标移到新的一行行首。
• 从插入模式切换到命令模式，需按ESC键。
• 命令模式下输入:切换到末行模式
• 从末行模式切换到命令模式，需按ESC键。
• 如果不知道当前处于哪种模式，可以直接按ESC键确认进入命令模式。

打开vi编辑器

• 在命令行中输入vi命令即可进入vi编辑器
• 没有指定文件名，将打开一个新文件，保存时需要给出一个明确的文件名。
• 如果给出指定文件名，如vi filename，将打开指定的文件。如果指定的文件名不存在,则将打开一个新文件,保存时使用该文件名。
• 如果要将编辑的文件保存到个人主目录之外的目录，需要root权限，使用sudo命令，如sudo vi。

编辑文件

• 进入vi之后处于命令模式下，不要急着用上下左右键移动光标,而是要输入a、i、o中的任一字符进入插入模式，正式开始编辑。
• 插入模式下只能进行基本的字符编辑操作，可使用键盘操作键(非vi命令）打字、删除、退格、插入、替换、移动光标、翻页等。
• 一些编辑操作，如整行操作、区块操作，需要按ESC键回到命令模式中进行。
• 实际应用中插入模式与命令模式之间的切换非常频繁。下面列出常见的vi编辑命令。
  • 移动光标：vi可以直接用键盘上的光标键来上下左右移动，但正规的vi的用法是用小写英文字母h、j、k、l，分别控制光标左、下、上、右移一格。
    • 常用的光标操作还有以下几种情况。按+键上翻一页,按+键下翻一页。
    • 按0键移到光标所在行行首，按$键移到该行开头,按w键光标跳到下个单词开头。
    • 按G键移到文件最后一行，再按nG键(n为数字，下同)，移到文件第n行。
  • 删除:
    • 字符删除：按x键向后删除一个字符；按nx键,向后删除n个字符。
    • 行删除：按dd键删除光标所在行；按ndd键，从光标所在行开始向下删除n行。
  • 复制:
    • 字符复制：按y键复制光标所在字符，按yw复制光标所在处到字尾的字符。
    • 行复制：按yy键复制光标所在行；按nyy键，复制从光标所在行开始往下的n行。
  • 粘贴：
    • 删除和复制的内容都将放到内存缓冲区。使用命令p将缓冲区内的内容粘贴到光标所在位置。
  • 查找字符串
    • /关键字：先按/键，输入要寻找的字符串，再按回车键向下查找字符串。
    • ?关键字：先按?键，输入要寻找的字符串，再按回车键向上查找字符串。
  • 撤销或重复操作:
    • 如果误操作一个命令，按u恢复到上一次操作。按.键可以重复执行上一次操作。

保存文件和退出vi

保存文件和退出vi要进入末行模式才能操作

• :w filename：将文件存入指定的文件名filename
• :wq：将文件以当前文件名保存并退出vi编辑器
• :w：将文件以当前文件名保存并继续编辑
• :q：退出vi编辑器
• q!：不保存文件强行退出vi编辑器
• qw：保存文件并退出vi编辑器

其他全局性操作

在末行模式下还可执行以下操作。

• 列出行号：输入set nu，按回车键，在文件的每一行前面都会列出行号。
• 跳到某一行：输入数字，再按回车键，就会跳到该数字指定的行。
• 替换字符串：输入范围/字符串1/字符串2/g，将文件中指定范围字符串1替换为字符串2，g表示替换不必确认；如果g改为c，则在替换过程中要求确认是否替换。范围使用m,ns的形式表示从m行到n行,对于整个文件，则可表示为1,$s。
• 多文件操作：要将某个文件内容复制到另一个文件中当前光标处，可在末行模式执行命令: r filename，filename的内容将粘贴进来。要同时打开多个文件,启动vi时加上多个文件名,如vi filename1 filename2。打开多个文件之后,在末行模式下可以执行命令:next和:previous在文件之间切换。