第二章 Linux 基本概念

學習一門新的學科往往從基本概念開始，學習一門新的技術也是如此。如果把學習的過程看作是建造一幢大廈，那麼基本概念就是大廈的基石。

本章將簡單地介紹 Linux 系統相關的一些基礎知識，包括核心、shell、終端的基本概念，核心與 shell、終端與主機的相互關係，以及終端模擬的含義。這些概念雖然基礎，但都很重要，瞭解它們將有助於理解後面的內容。

當然，你也可以跳過本章，直接從下一章開始閱讀，當遇到困惑時再返回查閱相關的內容。 但在第三章開始前，建議先閱讀一下本章的 2.6 節 命令語法。

2.1 核心

核心是作業系統的核心，它的工作是執行基本的任務。除非關閉計算機系統，否則核心會一直執行。

可以把 Linux 系統看成一個堅果，我們都知道，堅果的外層是一個硬殼，裡面則是柔軟的果仁。對 Linux 系統來說，內部的果仁就是核心，是作業系統的核心；外部的殼就是 shell，是“圍繞”在核心周圍的一種特殊型別程式(命令處理器)的名稱，充當人與系統互動的介面。

核心可以分為兩大類：單核心(monolithic kernel)和微核心(microkernel)。

單核心由一個非常龐大的程式構成，自身就可以完成所有的事情。而微核心是一個非常小的程式，只能執行最基本的任務，需要呼叫其他程式來完成更復雜的功能。

單核心所有工作都在自身程式中完成，所以速度很快，但因為規模較大，難以設計和維護。微核心因為完成大部分工作需要呼叫其他程式，所以速度較慢，不過由於採用模組化設計，比較易於修改和維護。大部分 Unix 系統與 Linux 一樣，使用某種型別的單核心。

對 Linux 來說，除了核心之外還含有大量的輔助程式。具體來說可以分為兩大類：一類是充當人與系統互動介面的 shell 程式，又可以分為命令列介面(CLI)程式和圖形使用者介面(GUI)程式；另一類是大量的實用工具，這也正是 Linux 功能強大的原因。

如果想嘗試自己編譯核心，可以參考附錄A。

2.2 shell

正如前面所說，shell 是一種特殊型別的程式，像殼一樣“包裹”住核心，充當人與系統互動的介面。

shell 可以分為兩大類：圖形介面 shell (GUI shell)和命令列式 shell (CLI shell)。

一般人們省略 CLI，shell 指的就是命令列式 shell，而 GUI shell 直接簡稱為 GUI。本書以後不特別註明，shell 指的就是命令列式 shell，GUI 指的就是圖形介面 shell。聽上去有些繞，但實際應用中人們已經習慣這樣使用。

先來說 shell，shell 是一種提供基於文字介面的程式：使用者可以一個接一個地鍵入命令，shell 會讀取命令，然後完成所需的工作來執行命令。

再來說 GUI，GUI 是一種更復雜精美的程式，使用視窗、滑鼠指標、圖示等向使用者提供圖形介面。

Linux 中廣為人知的 shell 有 Bourne Shell 家族的 sh、ksh、bash 和 C-Shell 家族的 csh、tcsh。

而有名的 GUI 有 CDE、GNOME、KDE 等，這些 GUI 都執行在一個名為 X Window 的系統之上，這個系統為使用圖形資料的程式提供服務。

2.3 終端和主機

前面提到的“介面”一詞，指的是事物提供的一種與外界進行互動的方式。人使用計算機可以說成是人使用他的介面與計算機的介面互動。

在 Linux 的世界中，將提供介面的裝置稱為終端(terminal)，將其他部件總稱為主機(host)。終端有兩個主要的任務：接受輸入和生成輸出。因而計算機系統可以描述為：

• 計算機 = 終端 + 主機

• 終端 = 輸入裝置 + 輸出裝置

計算機的終端就是指顯示器、鍵盤、滑鼠、揚聲器等輸入/輸出裝置，而機箱中的處理器、硬碟、記憶體、顯示卡等其他部件的組合就是主機。

其實，人的身體也可以分為“終端”和“主機”：

眼睛、嘴、耳朵以及能改變環境的手、胳膊等身體部分，充當人的輸入/輸出裝置，也就是人的“終端”；而大腦、肌肉、骨骼以及其他的器官就充當人的“主機”。

所以從 Linux 的角度來看，人使用計算機，就是人的終端與計算機的終端進行互動。

正是因為 Linux 系統將終端和主機分離，使得 Linux 是一種真正的多使用者系統。只要每個人擁有自己的終端，並且終端與主機相連，多人就可以同時使用同一臺計算機。

具體來說，終端可以分為兩大類：字元終端(character terminal)和圖形終端(graphics terminal)。

字元終端指只使用文字的終端，輸入輸出只有字元形式，字元終端只有字母、數字、標點符號和幾個特殊的控制鍵。

早期的字元終端，比如 Teletype，僅有一個鍵盤用於輸入，一大卷紙用於輸出，以及一個紙帶穿孔機和一個紙帶閱讀機用於儲存程式和資料。它沒有螢幕，沒有滑鼠，也沒有聲音。

圖 2-1 Teletype 33-ASR

圖 2-2 最流行的字元終端 DEC VT100

後來，隨著 PC 技術的發展，出現了更完善的字元終端，再後來出現了圖形終端。圖形終端在輸入方面仍依靠鍵盤和滑鼠；在輸出方面，充分利用視訊硬體的優點，可以在螢幕上繪製各種顏色和圖形。使用圖形終端時，可以使用一個成熟的 GUI。

2.4 控制檯

有一臺終端比較特殊，它是用來管理系統的，這個特殊的終端就是控制檯(console)。

Linux 系統總是區分控制檯和普通終端，而且有一些特定的事情只能在控制檯上完成。比如說有的時候，系統需要顯示一個非常嚴重的錯誤訊息，它不會顯示在普通終端上，而只會顯示在控制檯上，以確保系統管理員能夠看到。

但如果我們是使用本地主機的唯一使用者，那麼終端也就是控制檯。

2.5 終端模擬器

現在傳統的字元終端和圖形終端早已退出歷史舞臺，我們並不使用真正的物理終端來訪問 Linux 系統。而是使用計算機來模擬終端，也就是在計算機上執行模擬終端的程式，稱之為終端模擬器。終端模擬器的功能就是讓我們能夠使用 shell(這裡指的是殼程式，包括GUI)。

對於 Linux 系統而言，訪問終端模擬器的方法有兩種：終端視窗和虛擬控制檯。

在 GUI 下，執行“Terminal”程式(KDE 用的是 konsole，GNOME 用的是 gnome-terminal)，就開啟了一個終端視窗。在終端視窗中，可以使用標準的命令列介面輸入命令。因為終端模擬器執行在視窗中，所以可以擁有任意數量的視窗，同時執行多個終端。

因為 GUI 執行在 X Window 之上，X Window 提供的終端模擬器叫做 xterm，儘管後來換了程式，但依然叫 xterm，所以終端視窗實際上訪問的是 xterm。xterm 既可以模擬字元終端(DEC VT-102)，也可以模擬圖形終端(Tektronix 4014)。

當 Linux 啟動時，同時啟動了 7 個不同的終端模擬程式，它們稱為虛擬控制檯。

虛擬控制檯 #1~6 都是全屏、基於文字的終端，用來使用 shell；虛擬控制檯 #7 是模擬的圖形終端，用來執行 GUI。

可以使用快捷鍵 <Ctrl> + <Alt> + <F1~7>在不同的虛擬控制檯間切換。例如 <Ctrl> + <Alt> + <F7> 切換回模擬圖形終端。

2.6 命令語法

在使用 shell 的時候，需要一條接一條地輸入命令。當輸入命令時，所輸入的整行稱為命令列。

大多數情況下，一個命令列只輸入一條命令，若想輸入多條命令，只需用分號間隔。

shell 接收到一個命令列後，將第一部分作為命令的名稱，搜尋並執行對應的程式，然後 shell 會將整個命令列的一個副本傳送給該程式，由程式來決定如何處理使用者輸入的資訊。如果未找到輸入命令對應的程式，shell 將顯示一個錯誤訊息，提示使用者 Linux 上沒有這條命令。

到目前為止，我們還沒有真正接觸過 Linux 命令。為了能順利地進入下一章，我們來了解一下 Linux 的命令語法。

通常，Linux 命令語法可以表示為：命令名稱，後面是選項(options)，最後是引數(arguments)。即：

命令名稱 選項 引數

選項用於設定命令執行任務的方式，而引數指定命令使用的資料。

選項通常由一個連字元加上一個字元組成，例如“-l”，或者兩個連字元加上一個單片語成，例如“--help”。如果命令中有多個選項，那麼它們的前後順序可以隨意指定，組成的命令都是等價的。而且單字元的選項還可以組合在一起，例如“-l -F”可以組合成“-lF”。

典型情況下，引數指定程式執行動作所需要的資料，例如“man date”，命令是 man，date 是希望 man 顯示的內容。

在輸入命令時，必須要確保將每個選項及引數分開，命令的每個部分之間至少有一個空格或製表符。Linux 認為空格是分隔符，所以不能在檔名稱中使用空格。