20189215《Linux内核原理与分析》第一周作业

实验1 Linux系统简介

本节主要学习了 Linux 的历史，Linux 与 Windows 的区别等入门知识。通过学习，我明确了目的，是要用 Linux 来做程序开发、搭建服务器等；并且非常接受不用或少用图形界面；尽可能多学习一些Linux的发行版。在安装Ubuntu时也遇到了不支持虚拟化的问题，进入BIOS设置得以解决。

实验2 基本概念及操作

• 学习实践

1. 通配符?和*的区别
   
   ?匹配一个字符，*匹配一个或者多个字符。
2. 批量建立文件
   

• 作业

1. banner命令
   
   
   -w参数指定打印宽度，因为实验楼的环境在屏幕中显示比较小，必须要加上宽度限制。
2. toilet命令
   
3. flight命令
   

实验3 用户及文件权限管理

• 学习实践

1. 切换用户
   
2. 添加用户组
   可以使用groups命令，或者查看/etc/group文件查看用户组，使用usermod添加用户组。
   
3. 更改文件所有者
   使用chown命令更改文件权限
   
4. 权限更改
   （1）数字更改权限
   数字说明：
   0 - 无权限
   1 - 可执行
   2 - 可写
   3 - 可写可执行
   4 - 可读
   5 - 可读可执行
   6 - 可读可写
   7 - 可读可写可执行
   三个数字分别对应文件所有者、所属用户组、其他用户。
   
   （2）加减赋值更改权限
   u、g、o分别对应文件所有者、所属用户组、其他用户。
   +和-分别表示增加、去除权限。
   r、w、x分别表示读、写、执行。
   

• 作业
  题目：添加一个用户 loutest，使用 sudo 创建文件 /opt/forloutest，设置成用户 loutest 可以读写。

1. 添加用户loutest
   
2. 用户loutest加入sudo用户组
   
3. 切换用户创建文件并修改权限
   

实验4 Linux目录结构及文件基本操作

FHS(英文：Filesystem Hierarchy Standard 中文：文件系统层次结构标准)，多数 Linux 版本采用这种文件组织形式，FHS 定义了系统中每个区域的用途、所需要的最小构成的文件和目录同时还给出了例外处理与矛盾处理。
FHS 定义了两层规范，第一层是，/ 下面的各个目录应该要放什么文件数据，例如 /etc 应该放置设置文件，/bin与/sbin则应该放置可执行文件等等。第二层则是针对 /usr 及 /var 这两个目录的子目录来定义。例如/var/log放置系统日志文件，/usr/share放置共享数据等等。

• 学习实践

1. rename批量修改文件名
   修改文件名可以使用mv命令，但是想要批量修改的话，需要使用rename命令。
   
2. cat和tac命令（正反）
   
3. file命令查看文件类型
   

• 作业

1. 创建一个 homework 目录，建立名为 1.txt~10.txt 文件，并删除 1.txt~5.txt
   
2. Linux的日志文件在哪个目录？
   日志文件基本在/var/log和/var/run中。
   （1）/var/log/boot.log（自检过程）
   （2）/var/log/cron （crontab守护进程crond所派生的子进程的动作）
   （3）/var/log/maillog （发送到系统或从系统发出的电子邮件的活动）
   （4）/var/log/syslog （只记录警告信息）
   （5）/var/run/utmp
   （6）/var/log/wtmp（记录每个用户登录、注销及系统的启动、停机的事件）
   （7）/var/run/utmp（记录有关当前登录的每个用户的信息）
   （8）/var/log/xferlog（记录FTP会话）

实验5 环境变量与文件查找

• 学习实践

1. 添加环境变量
   
2. 添加自定义路径且立即生效
   
3. 搜索文件
   whereis --简单快速
   which --小而精
   find --精而细
   locate --快而全，通过/var/lib/mlocate/mlocate.db数据库查找，不过这个数据库也不是实时更新的，系统会使用定时任务每天自动执行 updatedb命令更新一次，所以有时候你刚添加的文件，它可能会找不到，需要手动执行一次 updatedb命令。

• 作业
  题目：寻找文件。找出 /etc/ 目录下的所有以 .list 结尾的文件
  实验楼的环境运行不了updatedb命令，所以本次作业在自己电脑上进行。
  

挑战1 寻找文件

• 目标：

1. 找到sources.list文件(依稀记得在/etc/目录下)
2. 把文件所有者改为自己（shiyanlou）
3. 把权限修改为仅仅只有自己可读可写

• 解答：
  

实验6 文件打包与解压缩

• 学习实践

1. zip打包
   -r表示递归打包，将目录下所有文件打包。
   -9表示打包速度与大小等级设定，1表示最快压缩但体积大，9表示体积最小但耗时最久。
   -q表示静默打包，不向终端输出信息。
   -o表示输出文件。
   
2. tar命令
   -c表示创建一个 tar 包文件
   -x表示解压缩文件，只能解压缩到一个已存在的目录，所以下图中第一次实现错误提示。
   -f 用于指定创建的文件名，注意文件名必须紧跟在 -f 参数之后
   

• 作业
  题目：创建一个名为 test 的文件，分别用 zip 和 tar 打包成压缩包，再解压到 /home/shiyanlou 目录。
  

实验7 文件系统操作与磁盘管理

• 学习实践

1. 创建虚拟磁盘
   
2. 虚拟磁盘挂载
   由于实验楼环境的问题（环境中使用的 Linux 内核在编译时没有添加对 Loop device的支持），所以将无法挂载成功。
   
   在自己机器上挂载成功。
   

• 作业
  题目：找出当前目录下面占用最大的前十个文件
  du -a | sort -n -r | head -n 10
  使用du查看当前目录，并使用-a参数显示大小，sort进行排序，head取前十。

实验8 Linux下的帮助命令

• 学习实践
  Linux命令分为内建命令和外部命令。内建命令是 shell 程序的一部分，其中包含的是一些比较简单的 Linux 系统命令，这些命令是写在bash源码的builtins里面的，并由 shell 程序识别并在 shell 程序内部完成运行，而且解析内部命令 shell 不需要创建子进程，因此其执行速度比外部命令快。比如：history、cd、exit 等等。外部命令是 Linux 系统中的实用程序部分，在系统加载时并不随系统一起被加载到内存中，而是在需要时才将其调用内存。虽然其不包含在 shell 中，但是其命令执行过程是由 shell 程序控制的。外部命令是在 Bash 之外额外安装的，通常放在/bin，/usr/bin，/sbin，/usr/sbin等等。比如：ls、vi等。
  可以使用type进行区分。
  
  help命令是用于显示 shell 内建命令的简要帮助信息。
  man没有内建与外部命令的区分，显示系统手册页中的内容，大多数都是对命令的解释信息，还有一些相关的描述。
  info是 GNU 的超文本帮助系统，能够更完整的显示出 GNU 信息。

实验9 Linux任务计划crontab

• 学习实践

1. crontab
   
   
   添加*/1 * * * * touch /home/shiyanlou/$(date +\%Y\%m\%d\%H\%M\%S)可以实现每分钟在/home/shiyanlou目录下创建一个以当前的年月日时分秒为名字的空白文件。
2. 查看守护进程
   虽然刚刚添加了任务，但是如果cron的守护进程并没有启动，它根本都不会监测到有任务，当然也就不会执行.可以通过以下2种方式来确定cron是否成功的在后台启动。
   
3. 查看文件，可以看到已经自动执行了几次
   

挑战2 备份日志

• 目标：

1. 为shiyanlou用户添加计划任务。
2. 每天凌晨3点的时候定时备份alternatives.log到/home/shiyanlou/tmp/目录。
3. 命名格式为年-月-日，比如今天是2017年4月1日，那么文件名为2017-04-01。

• 解答：
  使用crontab -e为当前用户添加计划任务，此时不能使用sudo，否则是给root用户添加计划任务。
  添加如下代码即可：
  0 3 * * * cp alternatives.log /home/shiyanlou/tmp/$(date +\%Y-\%m-\%d)

实验10 命令执行顺序控制与管道

• 学习实践

1. 有选择的执行命令
   && 表示前一条命令执行成功时才执行后一条命令，|| 表示上一条命令执行失败后才执行下一条命令
   
2. cut命令，1,6显示第1和第6段，1~6显示1到6段。
   
   
3. wc计数命令
   wc 命令用于统计并输出一个文件中行、单词和字节的数目。
   -l :行数
   -w :单词数
   -c :字节数
   -m:字符数
   -L :最长行字节数
   
4. wc结合管道，统计/etc下面所有目录数
   

实验11 简单的文本处理

• 学习实践
  
  tr命令可以用来删除一段文本信息中的某些文字。或者将其进行转换。
  -d参数：删除。
  -s参数：去重。
• 作业
  题目：在不使用转换工具的情况下，使用学过的命令手动完成 dos 文本格式到 UNIX 文本格式的转换。
  使用tr -d '\r' <test.txt> tes.txt进行转换，将test.txt转换为tst.txt。
  

实验12 数据流重定向

• 学习实践

1. 重定向
   分别进行：将cat的连续输出（heredoc方式）重定向到一个文件；
   将echo命令通过管道传过来的数据作为cat命令的输入，将标准输出作为命令的输出；
   将echo命令的输出从默认的标准输出重定向到一个普通文件。
   
2. 标准错误定向到标准输出再定向到文件
   标准错误不能直接定向到标准输出，可以用以下两种方式：
   
3. tee命令同时重定向到文件和终端
   
4. exec实现shell重定向
   
5. 创建、关闭文件描述符
   
   

• 作业
  题目：理解下面这段代码的作用，实际这段代码不会正常工作，请结合这一小节的知识分析这段代码没有正确工作的原因，并设法解决这个问题。

while read filename; do
    rm -iv $filename
done <<(ls)

理解：这段代码的本意是读取当前目录的文件列表，并有交互地删除。
rm -iv的作用是在删除时进行交互，并且显示步骤。它期待用户从标准输入中输入y或者n来进行是否删除的操作，但是标准输入被<<(ls)重定向了，rm命令在 <<(ls)中寻找y或者n，找不到就中断退出了。
解决：标准输入一定要给到循环体，此时将标准输入复制一份，给予rm -iv命令进行交互即可。

exec 8<&0    //此时使用3~8均可
while read filename; do
    rm --iv $filename <&8
done <<(ls)

挑战3 历史命令

• 目标：

1. 处理文本data
2. 将结果写入result
3. 结果包含次数和命令，如“100 ls”

• 解答：
  cat data1 | cut -c 8- | sort |uniq -dc | sort -n -r | head -3 > result
  

实验13 正则表达式基础

• 学习实践

1. grep操作，使用正则表达式（作业：结合正则表达式做更多练习）
   注意:当^放到中括号内为排除字符，否则表示行首。
   
   
2. 使用扩展正则表达式，加-E,不加则不执行
   
3. sed
sed工具用于过滤和转换文本的流编辑器。打印奇数行，并将"shiyanlou" 全局替换为"ly"。
   p通常与-n参数配合使用，不能省略最后的p命令。
   
4. awk文本处理语言
   
   
   \t要用双引号。

• 作业
  题目：基于 pattern space 和 hold space 实现将一个文本倒序输出和交换奇数行和偶数行。

1. 反序
   sed '1!G;h;$!d' test.txt
1!G —— 只有第一行不执行G命令，将hold space中的内容append回到pattern space
   h —— 第一行都执行h命令，将pattern space中的内容拷贝到hold space中
   $!d —— 最后一行不执行。其它行执行d命令，删除当前行
   
2. 奇偶互换
   sed -n 'h;$!{n;G};p' test.txt
-n —— -n参数静默模式，只打印受影响的行
   h —— 将pattern space中内容拷贝到 hold space中
   $!{n,G} —— 最后一行不执行。n进入下一行，G将hold space中内容append到pattern space中，appttern space中的两行位置交换了
   p —— 打印出交换后的两行
   注意：最后一行不执行的目的，是如果最后一行是奇数行，不需要交换直接打印。
   

挑战4 数据提取

• 目标：
  在文件data2中匹配数字开头的行，结果写入/home/shiyanlou/num文件
  在文件data2中匹配出正确格式的邮箱，结果写入一个名为/home/shiyanlou/mail的文件
• 解答：

1. data2的内容
   
2. 匹配数字开头的行
   grep '^[[:digit:]]' data2>num
   
3. 匹配正确格式邮箱
   grep'^[[:alnum:]]*@[[:alnum:]]*\.com' data2>mail
   

实验14 Linux下软件安装

• 学习实践

1. apt-get是用于处理 apt包的公用程序集，我们可以用它来在线安装、卸载和升级软件包等。
   比较有用的几个参数：
   -f——修复损坏的依赖关系
   -d——只下载不安装
   --reinstall——重新安装已经安装但可能存在问题的软件包
2. dpkg工具——"Debian Package"的简写
   可以安装deb形式打包的软件包。
3. 从二进制包安装
   二进制包的安装比较简单，将从网络上下载的二进制包解压后放到合适的目录，然后将包含可执行的主程序文件的目录添加进PATH环境变量即可。

实验15、16 Linux 进程概念和管理

通过这两节大致了解进程的概念、进程之间存在的相互关系、进程的查看命令ps、pstree、top、进程的管理命令kill、nice、renice等。

实验17 Linux 日志系统

通过本实验，了解了较新的系统日志收集工具rsyslog及其配置文件，还有一个日志文件管理工具logrotate，省心省力，不但可以压缩日志文件，减少存储空间，还可以将日志发送到指定E-mail，方便管理员及时查看日志。logrotate是基于CRON来运行的，其脚本是 /etc/cron.daily/logrotate；同时我们可以在 /etc/logrotate中找到其配置文件。

小结

本次进行了共计21个实验，即使以前使用过Ubuntu系统，也学习到了很多新的知识，将我对Linux系统的认识扳回了正确的方向，即使表面相似，内部的原理也是大有不同的。学习了很多知识，但是很多命令还不熟练，需要自己在实际使用中加深理解，熟练使用。