Linux操作系统与应用技术第1章 Linux 技术基础概述

2026/06/25Linux技术基础概述汇报人:一剑目录认识Linux硬件与存储设备Linux硬盘分区Linux常用分区方案CentOS7安装项目拓展与练习010203040506认识Linux01Linux的定义Linux是一种开源的类Unix计算机操作系统，由林纳斯·托瓦兹于1991年首次发布，以开放性、稳定性、安全性和高效性闻名，广泛应用于服务器、个人计算机、移动设备和嵌入式系统。操作系统的作用操作系统是计算机系统中最重要的软件，负责管理计算机硬件和软件资源，为应用程序和用户提供功能接口，是硬件与应用程序之间的桥梁。操作系统在计算机系统中的位置计算机系统由硬件、系统核心、系统调用和应用程序组成，系统内核和系统调用共同构成操作系统主体。硬件是物理部件，系统内核紧邻硬件管理资源，系统调用为应用程序提供接口，应用程序在最上层与用户交互。Linux的定义与操作系统概念

Linux

的发展历程早期系统奠定基础兼容分时系统实现多用户共享主机；Multics项目虽未成功但启发后续发展；1970年代初，肯·汤普森和丹尼斯·里奇开发Unix，采用C语言编写，提升开发效率和可移植性，AT&T公司开放态度促进其发展。

BSD与GNU计划的贡献加州伯克利大学在Unix基础上开发BSD，引入TCP/IP协议栈等关键技术并开源；1980年代，理查德·斯托曼启动GNU计划，开发出Bash、GCC等类Unix软件，但缺少操作系统内核。

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内核的诞生1991年，赫尔辛基大学学生林纳斯·托瓦兹受Minix启发，利用GNU软件开发类Unix系统内核，在Usenet发布并邀请开发者参与，结合GNU计划软件形成完整自由操作系统，即Linux系统。Linux体系结构内核层内核是Linux系统的心脏，负责控制硬件资源和软件进程，主要包括内存管理（分配、回收、虚拟内存管理）、进程管理（创建、调度、终止及进程通信同步）、文件系统（支持ext4、Btrfs等多种类型）、设备驱动（与硬件交互）和系统调用接口（应用程序与内核通信的唯一方式）。GNU工具库仅有内核不足以构成操作系统，GNU计划开发的类Unix工具与Linux内核结合，提供文件操作、网络协议、程序编译解析执行等标准功能，Linux更准确名称应为GNU/Linux系统。应用程序包括系统级应用程序和第三方应用程序。系统级应用程序如Bash命令行解释器、文件管理工具等，内置于发行版并默认安装；第三方应用程序由第三方开发，如办公软件、浏览器等，提供特定业务功能。

Linux操作系统特点自由与开源性源代码开放，遵循GNUGPL许可证，用户可自由使用、研究、共享和改进，拥有庞大活跃开发社区，问题能快速响应，系统持续改进。

多用户和多任务支持支持多个用户同时登录使用，彼此隔离；支持多任务，通过进程隔离和调度算法管理进程执行，确保系统资源高效利用。

稳定性、可靠性与安全性稳定性高，适合长时间不间断运行；可靠性强，版本经广泛测试验证，漏洞修复快；有严格权限管理机制，内置防火墙和安全工具。

可定制性、硬件兼容性与软件生态模块化设计，用户可选择安装配置组件，能在各种硬件条件高效运行；支持多数硬件平台和CPU架构，提供丰富驱动；拥有庞大开源软件生态，可通过包管理器轻松安装管理软件。

Linux的应用领域

企业服务器与云计算数据中心作为企业级服务器操作系统，用于Web服务器（搭配Apache、Nginx等）、数据库服务器（Oracle、MySQL等）、网络服务器（DNS、DHCP等）；是云计算和大数据领域基础，支持Docker、Kubernetes及Hadoop、Spark等。

桌面与移动设备在桌面领域虽份额较小，但受技术人员青睐，国产化操作系统推动其发展；Android基于Linux内核定制，使Linux在移动设备领域应用广泛。

嵌入式、物联网与网络安全因模块化特性，在嵌入式设备（智能电视、路由器等）和物联网（智能家居、工业控制终端）发挥作用；Kali等发行版集成安全工具用于安全研究，也用于构建防火墙和安全网关。

教育与研究大学和研究机构将其作为学习研究环境，用于操作系统、计算机网络等教学；树莓派等开发板在青少年教学、极客制作和产品原型研发中起重要作用。内核版本Linux内核版本与发行版本

版本号格式为X.Y.Z（主版本号.次版本号.修订号），有主线版本（最新特性，测试阶段）、稳定版本（主线分支，测试后稳定）、长期维护版本（稳定版本分支，提供长期安全更新，适用于生产环境）。发行版本概念与分类

发行版本是在Linux内核基础上补充定制工具和软件的完整操作系统，分商业收费版（如RHEL、SUSE、Ubuntu）和开源免费版（如CentOS、Debian、Kali）；按软件包管理方式分为Debian系列（DEB格式，如Debian、Ubuntu）和RedHat系列（RPM格式，如RHEL、CentOS）。常见发行版特点

Debian：社区驱动，以稳定性和安全性著称；Ubuntu：基于Debian，注重用户体验和易用性，提供LTS版本；Fedora：RedHat支持，注重前沿技术；CentOS：基于RHEL，免费稳定，用于服务器；ArchLinux：轻量灵活，可定制性高；KaliLinux：专为安全研究和渗透测试设计。CentOS的定位CentOS（CommunityENTerpriseOperatingSystem）是基于RHEL的免费、开源发行版，提供与RHEL一致的企业级操作系统体验，无需支付商业授权费用，弥补了RHEL收费和开放性不足的问题。CentOS的主要特点稳定性高，继承RHEL特性，长期支持（通常10年）、稳定内核和软件包、广泛硬件兼容性；与RHEL二进制兼容，多数RHEL软件可直接运行；完全免费，无需订阅费用；由全球社区维护，用户可通过论坛等获取帮助。CentOS的应用场景广泛应用于服务器、开发环境以及生产环境，尤其是需要稳定性和长期支持的生产环境，每个版本与对应RHEL版本保持一致，可获得相同安全更新和软件包支持。初识CentOSLinux硬件与存储设备02核心硬件的选取Linux与硬件计算机系统必备的核心硬件包括CPU、内存、显卡和硬盘。硬件配置应根据Linux系统的用途而定，Linux是模块化的，可根据实际需要安装不同组件。CPU的架构与选择常见CPU架构有x86、ARM、RISC-V和PowerPC等。x86架构性能强大、兼容性好，适用于桌面电脑和中小型服务器；ARM架构功耗低，广泛用于移动设备等；RISC-V架构开源但生态尚未成熟；PowerPC架构用于服务器等，但近年使用减少。本书选择x86架构CPU。内存内存用于临时存储数据和指令，对Linux服务器应用重要性大。内存不够时，Linux会使用硬盘的swap分区实现虚拟内存，降低程序运行效率。小型服务器512MB内存足够，企业级服务器内存越大越好，本书学习配置1-2GB内存即可。显卡显卡负责图像和视频渲染与显示，Linux系统大部分应用场合对显卡要求不高，当今CPU大多整合显示核心，除非运行人工智能算法程序，否则无需额外购置显卡。

Linux与硬件硬盘硬盘用于长期保存数据，分机械硬盘（HDD）和固态硬盘（SSD），接口类型有IDE、SAS、SATA、NVMe等。IDE已被取代，SATA是台式机和笔记本常见接口，SAS用于企业级存储设备，NVMe专为SSD设计，传输性能高。本书实践选择SATA接口普通硬盘，容量20GB以上。

使用虚拟化系统使用虚拟化平台可在普通个人电脑虚拟多台独立小型Linux系统，比真实机器方便，不受硬件和网络条件限制，可随时增加机器数量，系统可克隆、快照备份，实验修改后能快速恢复。常用虚拟化软件有VMware或VirtualBox。Linux

中的硬件设备管理设备的分类在Linux中，设备分为字符设备和块设备。字符设备以字节流形式提供数据，无缓冲区，处理效率低，数据访问通常线性，不支持随机访问，如键盘和打印机等；块设备内部自带缓存，以固定大小数据块形式存储和访问数据，处理效率高，可随机访问，如硬盘和USB存储设备等。设备文件名的概念在Linux系统中，每个设备都被当成一个文件对待，设备文件名是其标识，方便用户通过文件系统接口访问设备，所有设备文件都位于/dev目录下。常见设备对应的文件名IDE磁盘驱动器对应/dev/hd[a-d]，SCS/SATA/USB磁盘驱动器和U盘对应/dev/sd[a-p]，软驱对应/dev/fd[0-7]，25针接口打印机对应/dev/lp[0-2]，USB接口打印机对应/dev/usb/lp[0-l5]，通用接口鼠标对应/dev/input/mouse[0-l5]，PS/2接口鼠标对应/dev/psaux，当前CD/DVDROM对应/dev/cdrom，当前鼠标对应/dev/mouse。设备文件名的组成和命名规则设备文件名的组成部分设备文件名由设备目录、设备类型前缀、设备标识符和分区标识符组成。设备目录为/dev目录；设备类型前缀表示设备类型，如“hd”表示IDE硬盘，“sd”表示SCSI设备或SATA硬盘等；设备标识符区分同类型多个设备实例，存储设备通常是字母；分区标识符是块设备分区时在设备标识符后加的数字，表示分区号。字符设备的命名规则通常以设备类别前缀开始，后跟设备标识符，如“/dev/ttyS0”代表第一个串行端口。块设备的命名规则除设备类别前缀和设备标识符外，还可能包括分区信息，如“/dev/sda1”代表第一个SATA硬盘的第一个分区。网络设备的命名规则通常以eth或wlan等前缀开始，后跟数字标识符，如“/dev/eth0”代表第一个以太网接口，“/dev/wlan0”代表第一个无线网接口。设备文件名的使用

访问设备可通过操作设备文件对硬件设备进行访问操作。读取硬盘数据可使用“ddif=/dev/sdaof=/output/image.iso”命令，将整个硬盘内容备份为文件；访问串口设备可使用“cat/dev/ttyS0”命令读取串口设备“ttyS0”的数据。

挂载设备挂载是将块设备中的文件系统连接到系统目录树，使其可通过目录路径访问。挂载硬盘分区使用“mount/dev/sda1/mnt”命令，将硬盘分区“/dev/sda1”挂载到“/mnt”目录；卸载设备使用“umount/mnt”命令。

配置设备配置串口设备波特率可使用“stty-F/dev/ttyS1115200”命令，将第二个串口设备波特率设为115200；格式化硬盘分区使用“mkfs.ext4/dev/sdc1”命令，在第三个硬盘第一个分区创建ext4文件系统；设置网络IP使用“ipaddradd00/24deveth0”命令，为以太网接口配置静态IP地址。Linux硬盘分区0301Linux中硬盘分区方式概述硬盘分区的基本概念分区是在硬盘上建立多个独立存储的逻辑区域，便于文件管理。用户可通过图形界面工具或命令工具（如fdisk、parted）进行操作。02主分区、扩展分区与逻辑分区主分区可直接使用，最多4个；扩展分区是容纳逻辑分区的容器，仅1个且需占用主分区位置；逻辑分区由扩展分区创建，数量理论无限制。03硬盘分类及命名规则IDE硬盘标识符为“hdx~”，SCSI/SATA/USB硬盘为“sdx~”，虚拟磁盘通常为“vdx~”。主分区编号1-4，逻辑分区从5开始。04Linux常用文件系统格式包括Ext2（最大2TB）、Ext3（带日志功能）、Ext4（支持1EB文件系统和16TB文件）、XFS（高性能日志型）、ReiserFS（小文件处理高效）等。

fdisk分区方式fdisk指令语法与常用选项语法：fdisk[选项][磁盘]。常用选项：-l（显示分区表）、-b（定义扇区大小）、-H（定义磁头数）等。

fdisk内置命令及功能包括n（新建分区）、d（删除分区）、p（查看分区表）、t（更改分区ID）、w（保存退出）、q（不保存退出）等。

fdisk分区操作步骤1.执行fdisk[磁盘]进入分区工具；2.输入n创建分区，选择主分区（p）或扩展分区（e）；3.设置分区号、起始扇区和大小；4.输入p查看分区表；5.输入w保存并退出，完成后需用mkfs格式化。GPT分区方式

MBR与GPT分区表对比MBR支持最大2.2TB磁盘，最多4个主分区；GPT支持18EB容量，128个分区，无主/扩展/逻辑分区区分，具备自我修复和备份功能。

GPT分区方式GPT分区的优势突破MBR容量和分区数量限制，支持更大磁盘；采用GUID唯一标识分区，提高数据安全性；分区信息存储在多个位置，支持自我修复。

GPT分区适用场景当磁盘容量大于2TB时，建议使用GPT分区方式，可通过gdisk或parted工具实现。parted命令常用选项包括-h（显示帮助）、-i（交互式模式）、-s（静默模式）、-v（显示版本）等。parted内置命令及功能mklabel（创建分区表）、mkpart（创建分区）、print（显示分区表）、rm（删除分区）、resize（调整分区大小）等。parted分区操作演示1.执行parted[磁盘]进入工具；2.输入mklabelgpt创建GPT分区表；3.输入mkpart，设置分区类型、文件系统、起始和结束位置；4.输入print查看分区表；5.输入quit退出，后续需格式化文件系统。parted分区方式常用分区方式及选用原因fdisk、gdisk与parted工具特点fdisk支持MBR分区，适用于小于2TB磁盘；gdisk为GPTfdisk，用于GPT分区；parted支持MBR和GPT，可处理任意大小磁盘，功能更丰富但操作即时生效。分区工具选用依据磁盘小于2TB：选fdisk（MBR）；磁盘大于2TB：选gdisk（GPT）或parted（GPT）；需调整分区大小或跨分区表类型操作：选parted。使用注意事项parted操作即时生效，需提前备份数据；fdisk需用w命令保存更改；选择工具时需结合磁盘大小、分区表类型及功能需求。Linux常用分区方案04

Linux分区方案概述01常见分区类型包括/分区（根目录，存储系统文件和应用程序）、/home分区（用户数据和配置文件）、/boot分区（内核和启动文件）、/usr分区（第三方软件）、/var分区（动态数据和日志）、/tmp分区（临时文件）、Swap分区（虚拟内存）。

02基本分区方案适用于小型系统或硬盘空间较小用户，包含/boot分区、/分区、/home分区、/var分区和swap分区，满足基础系统运行与用户数据管理需求。

03数据库服务器分区方案在基本分区基础上，为数据库数据文件创建独立分区（如/data），确保数据库性能优化和数据安全，便于针对性管理与维护。

04文件服务器分区方案采用基本分区加独立存储分区（如/files），预留大量存储空间，更好地管理和扩展存储，满足文件服务器对存储容量的需求。

05网站服务器分区方案基本分区加网站目录独立分区（如/www），考虑网站文件日志存储，有助于提高网站性能和安全性，方便网站数据管理。

常用分区方案最简单的分区方案至少包含/分区（根目录，需分配较大空间）和Swap分区（建议容量为系统内存大小的1-2倍）。优点是简单，缺点是所有数据存于/分区，不易备份，安全性低。

合理的分区方案及各分区作用/分区：根目录，建议至少10GB，可分配剩余全部空间；/home分区：存放用户数据，大小取决于用户数量，建议2-10GB；/boot分区：引导分区，通常200MB到500MB；/usr分区：建议容量大于3GB；/var分区：一般1GB；Swap分区：实现虚拟内存，容量为系统内存1-2倍，格式为swap。

不同方案优缺点分析最简单方案：优点是操作简单，适合初学者或硬盘空间有限系统；缺点是数据管理和安全性差。合理方案：优点是数据分类管理，安全性高，便于备份和维护；缺点是分区规划较复杂，对硬盘空间有一定要求。CentOS7安装05准备工作

安装VMwareWorkstation从VMware官方网站获取免费的VMwareWorkstation安装包，点击安装包启动程序，按默认向导完成虚拟机平台安装，为后续创建CentOS虚拟机提供环境支持。

下载CentOS安装映像访问CentOS官方网站（/），下载对应x86架构64位的CentOS7安装映像文件，如“CentOS-7-x86_64-DVD-1908.iso”，确保硬件架构匹配以保证安装顺利。创建与基础配置进入VMware平台，通过“文件”菜单或“主页”创建新虚拟机，选择“自定义（高级）”配置，再选“稍后安装操作系统”，接着在“选择客户操作系统”界面选定“Linux”及“CentOS764位”版本。资源与存储配置为虚拟机命名并指定保存路径，根据实际硬件情况配置CPU（1个内核基本够用）和内存（1GB可满足大部分实践需求），网络类型选择“使用网络地址转换（NAT）”，磁盘选择“创建新虚拟磁盘”并指定大小为20GB。完成虚拟机创建在选择“IO控制器类型”和“磁盘类型”时，默认选择“LSILogic”和“SCSI”，之后按默认设置点击下一步，完成虚拟机的创建，为后续安装CentOS7做好准备。配置虚拟机

安装CentOS7装载映像与启动安装在VMware中选择创建好的虚拟机，双击“CD/DVD”设备加载下载的CentOS安装映像，点击“开启此虚拟机”，在安装引导界面选择“InstallCentOS7”开始安装流程。

系统设置安装过程中，选择“中文-简体中文（中国）”语言，设置日期时间为“上海”时区，软件选择“带GUI的服务器”，配置网络使“以太网”为“打开”状态并设置主机名，随后点击“开始安装”。

完成安装与重启安装时为超级管理员root设置密码，安装完成后点击“重启”按钮，重启虚拟机后在“系统配置”界面接受许可证并点击“完成配置”，至此CentOS7系统安装结束。

基本管理和使用系统登录与关闭通过VMware启动虚拟机，首次登录可添加普通用户账户，也可点击“未列出”使用root账号登录；关闭系统时，点击主界面左上角“电源”按钮选择退出或重启，避免直接关闭虚拟机导致系统崩溃。

终端与远程命令行工具在CentOS图形化界面中，通过“终端”应用程序执行命令，如输入“shutdown-hnow”关闭计算机；生产环境中使用远程命令行工具（如FinalShell），通过SSH协议连接服务器，输入IP地址、端口号（默认22）等信息实现远程管理。

快照建立与还原在VMware“虚拟机”菜单的“快照”子菜单中，通过“拍摄快照”记录系统状态，利用“快照管理器”选择快照点击“转到”可恢复系统状态，还能进行快照的克隆与删除，保障系统实验安全。项目拓展与练习06

项目拓展一01Linux发行版差异解析不同发行版在软件包管理、目标用户、功能侧重上差异显著。如Debian以稳定性和安全性著称，适合服务器；Ubuntu注重用户体验，广泛用于桌面和云计算；Fedora聚焦前沿技术，是RHEL的测试版；CentOS免费且稳定，常用于服务器；ArchLinux轻量灵活，适合高级用户定制；KaliLinux预装大量安全工具，专为安全研究设计。

02Ubuntu发行版安装实践Ubuntu是基于Debian的发行版，图形化界面可与Windows和Mac媲美，拥有丰富桌面软件。在虚拟机中安装Ubuntu，需下载对应硬件架构的ISO文件（如x86_64版本），通过虚拟机软件（如VMwareWorkstation）创建新虚拟机，选择Linux系统及Ubuntu版本，配置CPU、内存、磁盘等资源，加载ISO文件后启动安装，按向导完成语言选择、分区、用户设置等步骤。

项目拓展二fdisk命令分区实践fdisk适用于MBR分区表，支持小于2TB磁盘。通过“fdisk磁盘设备名”进入交互模式，输入“n”新建分区（可选择主分区p或扩展分区e），设置分区号、起始扇区和大小（如+4G），输入“p”查看分区表，确认无误后输入“w”保存退出。分区后需用mkfs命令格式化文件系统（如mkfs.ext4/dev/sda1）。

parted命令分区实践parted支持MBR和GPT分区表，可处理任意大小磁盘。执行“parted磁盘设备名”进入交互模式，用“mklabelgpt”创建GPT分区表（或默认msdos为MBR），输入“mkpart”创建分区，指定分区类型（primary/extended）、文件系统类型、起始和结束位置（如2G6G），输入“print”查看分区信息，完成后输入“quit”退出，同样需后续格式化操作。注意parted操作即时生效，需谨慎。本章练习

选择题1.Linux内核创始人是林纳斯·托瓦兹（C）；2.Linux内核初始版本发布于1991年（B）；3.Linux是开源多任务操作系统（B）；4.适用于智能手机的CPU架构是ARM（B）；5.Linux中硬盘第一个分区通常命名为/dev/sda1（C）；6.以用户友好界面闻名的桌面发行版是Ubuntu（A）；7.fdisk列出分区类型的命令是l（B）。