Unix/Linux大学教程：从入门到精通

前言：为什么学习Unix/Linux？

Unix/Linux是现代计算机科学的基石，无论是服务器、云计算、嵌入式系统、移动设备（Android内核基于Linux），还是数据科学、人工智能领域，Linux都扮演着不可或缺的角色，掌握它，意味着你拥有了与计算机底层交互的强大能力，是通往高级编程、系统管理、网络安全等领域的“敲门砖”。

第一部分：基础入门 - 熟悉环境与核心概念

目标： 理解Unix/Linux哲学，熟练使用命令行，掌握文件系统和基本操作。

第1章：Unix/Linux简介与历史

1. Unix的诞生： 1969年，AT&T贝尔实验室，Ken Thompson和Dennis Ritchie，它简洁、模块化、多用户、多任务的设计哲学影响深远。
2. Linux的诞生： 1991年，芬兰学生Linus Torvalds基于Minix（一个教学用的类Unix系统）编写了Linux内核，并遵循GNU General Public License（GPL）开源。
3. 发行版： 内核 + GNU工具集 + 图形界面 + 应用软件 = 发行版。
   • 推荐入门发行版： Ubuntu (用户友好，社区庞大), Mint。
   • 推荐专业/服务器发行版： CentOS Stream (RHEL社区版), Debian, Fedora (Red Hat上游)。
4. 核心哲学：
   • 一切皆文件： 硬件设备、进程、配置信息都以文件形式存在于文件系统中。
   • 小而美的工具： 每个程序只做好一件事，并通过标准输入/输出/错误流组合使用，完成复杂任务。
   • 组合大于复杂： 管道是这一哲学的体现，将一个程序的输出作为另一个程序的输入。
   • 配置文本化： 系统配置通常存储在人类可读的文本文件中。

实践： 安装一个Linux虚拟机（推荐使用VirtualBox或VMware），并选择一个发行版进行安装。

第2章：Shell与基本命令

目标： 掌握Bash Shell的使用，熟练进行文件和目录操作。

1. 什么是Shell？ Shell是用户与Linux内核交互的桥梁，它是一个命令解释器，Bash (Bourne-Again Shell) 是目前最流行的Shell。
2. 基本命令结构： 命令 [选项] [参数]
3. 核心文件和目录操作命令：
   • ls (list): 列出文件和目录。
     • ls -l: 长格式显示（权限、所有者、大小、日期）。
     • ls -a: 显示所有文件，包括隐藏文件（以开头）。
     • ls -h: 以人类可读的方式显示文件大小（K, M, G）。
   • cd (change directory): 切换目录。
     • cd /: 切换到根目录。
     • cd ~: 或 cd: 切换到当前用户的家目录。
     • cd ..: 切换到上级目录。
   • pwd (print working directory): 显示当前工作目录。
   • mkdir (make directory): 创建新目录。
     • mkdir -p dir1/dir2: 递归创建多级目录。
   • rmdir (remove directory): 删除空目录。
   • rm (remove): 删除文件或目录。
     • rm file.txt: 删除文件。
     • rm -r dir/: 递归删除目录及其内容。
     • rm -f file.txt: 强制删除，不提示。
     • 警告：rm -rf 是一个极其危险的命令，使用前请三思！
   • cp (copy): 复制文件或目录。
     • cp file1.txt dir/: 将文件复制到目录。
     • cp -r dir1/ dir2/: 复制整个目录。
   • mv (move/rename): 移动文件或目录，或重命名。
     • mv old_name.txt new_name.txt: 重命名。
     • mv file.txt dir/: 移动文件到目录。
   • touch: 创建一个空文件或更新文件时间戳。

实践： 在你的Linux系统中，创建一个名为my_project的目录，在其中创建几个文件和子目录，并用ls, cd, cp, mv, rm等命令进行操作。

第3章：文件系统结构与权限

目标： 理解Linux文件系统树状结构，掌握用户、组与权限管理。

1. 文件系统树状结构：
   • 根目录，所有文件的起点。
   • /home: 用户家目录。
   • /etc: 系统配置文件。
   • /bin, /usr/bin: 存放用户可执行的二进制文件（命令）。
   • /sbin, /usr/sbin: 存放系统管理员使用的系统管理命令。
   • /var: 存放经常变化的文件，如日志 (/var/log)。
   • /tmp: 临时文件目录。
   • /dev: 设备文件。
   • /proc: 虚拟文件系统，内核与进程信息。
2. 用户与组：
   • root (超级用户)：拥有对系统的最高权限，慎用！
   • 普通用户：权限受限。
   • 组：将用户归类，便于统一管理权限。
3. 文件权限：
   • ls -l 输出示例：-rwxr-xr-- 1 user group 1234 Jan 1 12:34 file.txt
   • 第一列（10个字符）：
     • 第1位：文件类型 (普通文件, d目录, l链接)。
     • 第2-4位：所有者 的权限 (r读, w写, x执行)。
     • 第5-7位：所属组 的权限。
     • 第8-10位：其他用户 的权限。
4. 修改权限：chmod
   • 符号法：
     • chmod u+x file.txt: 给所有者添加执行权限。
     • chmod g-w file.txt: 移除所属组的写权限。
     • chmod o+r file.txt: 给其他用户添加读权限。
   • 数字法（常用）：
     • r=4, w=2, x=1。
     • chmod 755 file.txt: 所有者rwx(7), 组r-x(5), 其他r-x(5)。
5. 修改所有者和组：chown, chgrp
   • sudo chown new_user file.txt: 将文件所有者改为new_user。
   • sudo chgrp new_group file.txt: 将文件所属组改为new_group。

实践： 创建一个文件，查看其默认权限，然后修改权限，使其只有你可以读写执行，而组和其他用户只能读，尝试用普通用户身份去修改一个系统文件（如/etc/hosts），体会权限的重要性。

第二部分：进阶技能 - 管理与自动化

目标： 掌握文本处理、软件安装、进程管理和Shell脚本编程。

第4章：文本处理三剑客

目标： 熟练使用grep, sed, awk进行强大的文本搜索和编辑。

1. grep (Global Regular Expression Print): 文本搜索。
   • grep "error" log.txt: 在log.txt中搜索包含"error"的行。
   • grep -i "error" log.txt: 忽略大小写。
   • grep -v "error" log.txt: 输出不包含"error"的行。
   • grep -n "error" log.txt: 显示匹配行的行号。
2. sed (Stream Editor): 流编辑器，用于对文本进行编辑（替换、删除、插入）。
   • sed 's/old/new/g' file.txt: 将文件中所有的"old"替换为"new"（s是 substitute 命令）。
   • sed -i 's/old/new/g' file.txt: 直接在原文件上修改（-i表示 in-place）。
   • sed '1d' file.txt: 删除文件的第一行。
3. awk: 强大的文本分析工具，按列处理。
   • awk '{print $1, $3}' file.txt: 打印每行的第1列和第3列。
   • awk -F: '{print $1}' /etc/passwd: 以冒号为分隔符，打印/etc/passwd文件的第一列（用户名）。

实践： 找一个系统日志文件（如/var/log/syslog），使用grep找出包含"kernel"的行，然后用awk提取出时间和事件信息。

第5章：软件包管理与进程

目标： 学会安装和管理软件，并理解系统进程。

1. 软件包管理器：
   • 基于Debian/Ubuntu的系统:
     • apt (Advanced Packaging Tool): sudo apt update, sudo apt install package_name, sudo apt remove package_name。
   • 基于RHEL/CentOS/Fedora的系统:
     • yum (Yellowdog Updater, Modified): sudo yum install package_name。
     • dnf (Dandified Yum): sudo dnf install package_name (Fedora/CentOS 7+ 推荐)。
2. 进程管理：
   • ps (process status): 查看当前运行的进程。
     • ps aux: 显示所有进程的详细信息。
   • top / htop: 实时动态地查看进程和系统资源使用情况。htop是top的增强版，更直观。
   • kill: 终止进程。
     • kill PID: 发送正常终止信号。
     • kill -9 PID: 强制杀死进程（不推荐使用，除非必要）。
   • jobs: 查看当前终端后台的任务。
   • bg, fg: 将任务放到后台/前台运行。

实践： 使用top观察系统负载，然后打开一个文本编辑器（如nano），找到它的进程ID（PID），然后用kill命令终止它。

第6章：Shell脚本编程

目标： 编写简单的自动化脚本，提高工作效率。

1. 第一个脚本：
   • 创建一个文件 hello.sh。
   • #!/bin/bash (Shebang，指定解释器) 和 echo "Hello, World!"。
   • 赋予执行权限：chmod +x hello.sh。
   • 执行：./hello.sh。
2. 变量：
   • name="Alice" (定义变量，等号两边不能有空格)。
   • echo "Hello, $name" (使用变量，推荐用${name})。
   • 只读变量：readonly name。
   • 特殊变量：$0 (脚本名), $1, $2 (参数), (参数个数), (上一个命令的退出状态), (进程ID)。
3. 条件判断：if-then-else

   if [ $1 -gt 100 ]
   then
       echo "Number is greater than 100."
   else
       echo "Number is not greater than 100."
   fi

   • 常用测试：-eq (等于), -ne (不等于), -gt (大于), -lt (小于), -d (是目录), -f (是文件)。
4. 循环：for 和 while
   • for 循环：

     for file in *.txt
     do
         echo "Processing $file..."
     done

   • while 循环：

     count=1
     while [ $count -le 5 ]
     do
         echo "Count: $count"
         ((count++))
     done

5. 函数：

   my_function() {
       echo "This is a function."
       echo "Argument 1: $1"
   }
   my_function "Hello"

实践： 编写一个脚本，它可以接受一个目录名作为参数，然后列出该目录下所有.log文件，并计算它们的总大小。

第三部分：系统管理与网络

目标： 了解系统核心配置，掌握基本网络命令。

第7章：用户管理与系统信息

1. 用户管理：
   • useradd username: 创建新用户。
   • passwd username: 为用户设置密码。
   • userdel username: 删除用户。
   • usermod: 修改用户属性。
2. 系统信息：
   • uname -a: 显示所有系统信息。
   • df -h: 显示磁盘空间使用情况。
   • free -h: 显示内存使用情况。
   • uptime: 显示系统运行时间和负载。

第8章：网络配置与命令

1. 基本网络命令：
   • ifconfig / ip addr: 查看和配置网络接口。ip addr 是现代Linux推荐使用的命令。
   • ping: 测试网络连通性。
   • netstat -tuln: 查看监听的TCP/UDP端口。
   • ss -tuln: netstat的替代品，更快更强大。
   • ssh: 安全远程登录。
   • wget / curl: 从网络下载文件。

实践： 在两台Linux机器之间（或一台机器和虚拟机之间），配置静态IP，然后用ping和ssh互相连接。

第四部分：进阶方向与学习资源

完成以上基础后,你可以根据兴趣选择深入的方向。

系统管理与运维

• 深入学习系统服务管理 (systemd)、日志管理 (journalctl)、性能监控与调优、安全加固、容器技术。
• 推荐工具/技术： Docker, Kubernetes (K8s), Ansible (自动化配置管理), Prometheus (监控)。

C/C++与系统编程

• 学习使用gcc/g++编译器，理解进程、线程、内存管理、文件I/O、信号、网络编程（Socket API）。
• 经典书籍： 《Unix环境高级编程》(APUE), 《C++ Primer》。

网络安全

• Linux安全模型、防火墙配置 (iptables, firewalld)、入侵检测、漏洞分析、渗透测试。
• 推荐工具/技术： Nmap, Wireshark, Metasploit。

推荐书籍与在线资源

• 经典书籍：
  • 《鸟哥的Linux私房菜》: 非常适合初学者的中文入门宝典。
  • 《Unix/Linux大学教程》 (A Practical Guide to Linux Commands, Editors, and Shell Programming): 非常经典的大学教材，理论与实践结合得很好。
  • 《鸟哥的Linux私房菜-服务器架设篇》: 深入学习服务器配置。
  • 《The Linux Command Line》 (TLCL): 免费的在线书籍，被誉为“Linux命令行圣经”。
• 在线资源：
  • The Linux Documentation Project (TLDP): 最权威的Linux文档集合。
  • 菜鸟教程: 提供快速查询的命令手册。
  • Stack Overflow: 解决编程和系统问题的最佳社区。
  • GitHub: 大量开源的Shell脚本和工具，是学习的绝佳范例。

学习建议：

1. 动手！动手！再动手！ 理论知识必须通过实践来巩固，不要害怕搞坏系统，虚拟机是你的“试验田”。
2. 善用man手册： man command是学习任何命令最权威的方式，养成习惯，遇到新命令先看man。
3. 多思考“为什么”： 为什么权限是这样设计的？为什么Shell的哲学是组合而不是复杂？理解其背后的设计思想，能让你学得更深。
4. 建立自己的知识库： 记录常用的命令、脚本和遇到的问题，这会成为你宝贵的财富。

祝你学习顺利,在Unix/Linux的世界里探索愉快！