Linux教程（第5版）

十二五”普通高等教育本科国家级规划教材

北京高等教育精品教材

本书以普华开发的普华Linux桌面操作系统V4.0为蓝本。

本书是"十二五”普通高等教育本科国家级规划教材和北京高等教育精品教材，全面、系统、由浅入深地介绍Linux系统的概念、使用、原理、开发和管理等方面的内容。书中通过大量应用实例，循序渐进地引导读者学习Linux系统。全书共分9章，分别讲述Linux系统概述、系统安装和图形环境，常用命令，vi编辑器，shell编程，内核的功能和实现，常用开发工具，Linux环境编程，系统管理，网络应用和管理等。

孟庆昌，男，北京信息科技大学教授，长期从事UNIX系统和C语言等方面的研究、教学和编著工作，是国内*早从事该领域研究和普及的专家之一。先后主持或参加了多项科研任务，其中包括电科院项目《UNIX系统分析与改造》，机电部项目《计算机环境的可移植操作系统界面（POSIX.1）》（被批准为国家标准GB/T14246），八五国防科技预研项目《军用软件认证和测试技术》，八六三项目《对象管理原型系统》，国家八五重点攻关项目《面向对象软件工程开发规范的研究与制订》等。

目 录
第1章 Linux系统概述 1
1．1 计算机基础知识 1
1．1．1 硬件 1
1．1．2 软件 2
1．2 操作系统的功能 3
1．2．1 硬件控制 3
1．2．2 资源管理 3
1．2．3 用户接口 3
1．2．4 输入和输出处理 5
1．2．5 系统监控 5
1．2．6 通信 5
1．3 Linux系统的历史、现状和特点 6
1．3．1 Linux的历史 6
1．3．2 Linux的现状 6
1．3．3 Linux的特点 8
1．3．4 Linux的版本 9
1．3．5 Linux的发展优势与存在的问题 10
1．4 Linux系统安装 11
1．4．1 基本硬件需求 11
1．4．2 安装前的准备 12
1．4．3 利用PQMagic划分分区 13
1．4．4 系统安装过程 15
1．4．5 登录和退出系统 19
1．4．6 常用硬件配置 20
1．4．7 安装相关工具 22
1．5 在虚拟机上安装Linux 22
1．6 Linux图形环境 24
1．6．1 X Window系统 24
1．6．2 GNOME桌面系统 26
1．6．3 KDE桌面系统 27
习题1 31
第2章 Linux常用命令 32
2．1 系统命令 32
2．1．1 进入shell界面 32
2．1．2 命令格式 33
2．1．3 输入命令 33
2．2 简单命令 34
2．3 文件和文件类型 35
2．3．1 文件系统 35
2．3．2 文件类型 36
2．4 文件操作命令 37
2．4．1 文件显示命令 38
2．4．2 匹配、排序及显示指定内容的命令 41
2．4．3 查找和比较文件的命令 43
2．4．4 复制、删除和移动文件的命令 46
2．4．5 文件内容统计命令 48
2．5 目录及其操作命令 49
2．5．1 目录结构 49
2．5．2 创建和删除目录 51
2．5．3 改变工作目录和显示目录内容 52
2．5．4 链接文件的命令 55
2．5．5 改变文件或目录存取权限的命令 57
2．5．6 改变用户组和文件主的命令 61
2．6 联机帮助命令 62
2．6．1 man命令 62
2．6．2 help命令 63
2．7 有关进程管理的命令 64
2．7．1 ps命令 64
2．7．2 nice命令 66
2．7．3 kill命令 66
2．7．4 sleep命令 67
2．8 文件压缩和解压缩命令 68
2．8．1 gzip命令 68
2．8．2 unzip命令 69
2．9 有关DOS命令 70
习题2 70
第3章 文本编辑 72
3．1 vi的工作方式 72
3．1．1 命令方式 72
3．1．2 输入方式 73
3．1．3 ex转义方式 73
3．2 进入和退出vi 73
3．2．1 进入vi 74
3．2．2 退出vi 74
3．3 文本输入 75
3．3．1 插入命令 75
3．3．2 附加命令 76
3．3．3 打开命令 76
3．3．4 输入方式下光标的移动 76
3．4 移动光标 77
3．5 文本修改 78
3．6 编辑文件 79
3．7 ex命令 79
3．7．1 命令定位 80
3．7．2 字符串检索 80
3．7．3 常用ex命令 81
习题3 83
第4章 Linux shell程序设计 84
4．1 shell概述 84
4．1．1 shell的特点和主要版本 84
4．1．2 简单shell程序示例 85
4．1．3 shell脚本的建立和执行 86
4．2 命令历史 87
4．2．1 显示历史命令 88
4．2．2 执行历史命令 88
4．2．3 配置历史命令环境 89
4．3 名称补全 90
4．4 别名 90
4．4．1 定义别名 90
4．4．2 取消别名 91
4．5 shell特殊字符 91
4．5．1 通配符 91
4．5．2 引号 92
4．5．3 输入/输出重定向符 94
4．5．4 注释、管道线和后台命令 97
4．5．5 命令执行操作符 98
4．5．6 成组命令 99
4．6 shell变量 100
4．6．1 用户定义的变量 100
4．6．2 数组 102
4．6．3 变量引用 103
4．6．4 输入/输出命令 104
4．6．5 位置参数 106
4．6．6 移动位置参数 108
4．6．7 预先定义的特殊变量 108
4．6．8 环境变量 110
4．6．9 环境文件 112
4．6．10 export语句与环境设置 112
4．7 参数置换变量 116
4．8 算术运算 118
4．8．1 let命令和算术运算符 118
4．8．2 expr命令 119
4．9 控制结构 120
4．9．1 if语句 120
4．9．2 条件测试 122
4．9．3 case语句 125
4．9．4 while语句 126
4．9．5 until语句 127
4．9．6 for语句 128
4．9．7 break命令和continue命令 130
4．9．8 exit命令 131
4．9．9 select语句 131
4．10 函数 132
4．11 作业控制 133
4．11．1 jobs命令 133
4．11．2 kill命令 133
4．11．3 bg和fg命令 134
4．12 shell内置命令 134
4．13 shell脚本调试 136
4．13．1 解决环境设置问题 137
4．13．2 解决脚本错误 137
4．14 shell脚本示例 138
习题4 141
第5章 Linux内核 143
5．1 Linux内核概述 143
5．2 进程管理 144
5．2．1 进程和线程的概念 145
5．2．2 进程的结构 146
5．2．3 对进程的操作 148
5．2．4 进程调度 149
5．2．5 shell基本工作原理 151
5．3 文件系统 152
5．3．1 ext2文件系统 152
5．3．2 虚拟文件系统 156
5．4 内存管理 160
5．4．1 请求分页机制 161
5．4．2 内存交换 164
5．5 进程通信 165
5．5．1 信号机制 165
5．5．2 管道文件 167
5．5．3 System V IPC机制 168
5．6 设备管理 168
5．6．1 设备管理概述 168
5．6．2 设备驱动程序与内核之间的接口 169
5．7 中断、异常和系统调用 171
5．7．1 中断处理 172
5．7．2 系统调用 173
5．8 网络系统 173
5．8．1 socket 173
5．8．2 网络分层结构 174
习题5 175
第6章 常用开发工具 176
6．1 gcc编译系统 176
6．1．1 文件名后缀 177
6．1．2 C语言编译过程 177
6．1．3 gcc命令行选项 178
6．2 gdb程序调试工具 183
6．2．1 启动gdb和查看内部命令 183
6．2．2 显示源程序和数据 185
6．2．3 改变和显示目录或路径 188
6．2．4 控制程序的执行 189
6．2．5 其他常用命令 192
6．2．6 应用示例 192
6．3 程序维护工具make 194
6．3．1 make的工作机制 194
6．3．2 变量 197
6．3．3 隐式规则 199
6．3．4 make命令常用选项 199
习题6 200
第7章 Linux环境编程 202
7．1 系统调用和库函数 202
7．1．1 系统调用 202
7．1．2 库函数 203
7．1．3 调用方式 204
7．2 文件操作 204
7．2．1 有关文件操作的系统调用 204
7．2．2 应用示例 204
7．3 进程控制 208
7．3．1 有关进程控制的系统调用 208
7．3．2 应用示例 208
7．4 进程通信 211
7．4．1 有关进程通信的函数 211
7．4．2 应用示例 212
7．5 内存管理 215
7．6 综合编程示例 216
习题7 218
第8章 Linux系统管理 219
8．1 系统管理概述 219
8．2 用户和工作组管理 220
8．2．1 有关用户账号的文件 220
8．2．2 用户账号的创建和维护 223
8．2．3 用户磁盘空间限制及其实现 227
8．3 文件系统及其维护 230
8．3．1 分区 231
8．3．2 文件系统 235
8．3．3 Linux主要目录的内容 239
8．4 文件系统的备份 242
8．4．1 备份策略 242
8．4．2 恢复备份文件 244
8．5 系统安全管理 245
8．5．1 安全管理 245
8．5．2 安全管理要素 245
8．5．3 用户密码和账号的管理 246
8．5．4 文件和目录权限的管理 247
8．5．5 系统日志 249
8．6 系统性能优化 250
8．6．1 磁盘I/O性能的优化 250
8．6．2 执行进程的调度 252
习题8 252
第9章 网络应用及管理 253
9．1 网络配置 253
9．1．1 网络连接设置 253
9．1．2 网络互连 254
9．1．3 基本网络命令 255
9．2 电子邮件配置 259
9．2．1 电子邮件系统简介 259
9．2．2 配置邮件环境 261
9．3 网络文件系统配置 265
9．3．1 NFS简介 265
9．3．2 NFS的配置及使用 267
9．4 网络管理 268
9．4．1 网络管理简介 268
9．4．2 SNMP 270
9．4．3 基于SNMP的管理应用程序 273
9．5 网络安全配置 274
9．5．1 网络安全简介 274
9．5．2 Linux安全问题及对策 277
9．5．3 网络安全工具 285
9．5．4 计算机病毒 286
9．6 防火墙设置 289
9．6．1 防火墙技术的基本概念 289
9．6．2 防火墙的基本技术 290
习题9 291
第10章 Linux基础实验 292
实验一 Linux系统安装与简单配置 292
实验二 常用命令 293
实验三 vi编辑器 294
实验四 shell编程 294
实验五 常用开发工具 295
实验六 Linux环境编程 296
实验七 系统及网络管理 296
参考文献 297

前 言

基于开源理念的Linux系统发布以来，各种国产Linux系统陆续发布，成为了促进国家信息化战略的重要角色，其间中科红旗、中标软等团队尤为引人瞩目。2008年，隶属于中国电子科技集团的普华基础软件股份有限公司（简称“普华”）成立，其管理及骨干技术团队由来自中科红旗等业界精英组成，并在云计算、汽车电子等基础软件领域崭露头角。2013年末，网络空间安全成为世界关注焦点，普华开始布局基于Linux系统发布的基础软件业务应用市场。随着相关公司的研发、营销、服务等骨干团队汇入普华，正式开始了基于普华Linux的系统发布与服务，成为了基于Linux信息化基础软件领域的主力军。其Linux系统发布，不仅支撑着传统x86、ARM、POWER等主流硬件平台，还着力打造了对国产龙芯、申威、兆芯等平台的系统支撑，以助力国家信息化战略。凭借众多技术特点和开发优势，普华Linux越来越受到各行各业用户的赞许和青睐。

本书是“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材和北京高等教育精品教材。本书这次修订所做的最大改动是以普华开发的普华Linux桌面操作系统V4.0为蓝本。广大老师、学生和读者一直关注着本教材的编写、修订和发行，充分肯定了我们的努力，特别是提供的使用本教材的反馈意见，更是难能可贵，在此深表感谢。

除此之外，我们结合实际教学中的体会以及目前国内外Linux操作系统的发展状况，本书还进行了如下修订：

（1）增加了Linux常用命令的介绍，如find、cmp等，补充部分命令选项。

（2）增加一些综合性示例。

（3）对原书中不妥当、不确切的表述做了修订。

（4）在普华Linux环境下对所有示例重新进行编辑、运行和更正。

（5）修订与时间相关的内容，尽量提供新的信息。

本书内容仍分为4个部分。

第一部分基础知识，包括Linux系统概述、普华Linux系统安装和一般配置、Linux常用命令、vi文本编辑器的使用。

第二部分系统结构，即Linux内核简介。

第三部分Linux程序设计，包括shell编程、常用开发工具和环境编程（系统调用和库函数应用）。

第四部分系统管理，包括常规系统管理和网络管理。

全书共分10章：

第1章Linux系统概述，给出操作系统的一些概念和术语，全面介绍Linux系统的功能、版本、特点以及普华Linux系统的安装和图形环境。

第2章Linux常用命令，介绍文件、目录、进程等概念，如何使用相应的命令对文件、目录、进程进行管理。

第3章文本编辑，介绍Linux系统中常用的文本编辑器vi，包括vi的工作方式、vi的进入与退出、vi文本编辑等。

第4章Linux shell程序设计，主要介绍shell（默认的bash）的语法规则、编程应用示例及shell的程序调试等。

第5章Linux内核，介绍Linux系统的功能模块及其实现，包括进程管理、文件系统、内存管理、设备管理、中断处理等。

第6章常用开发工具，介绍gcc编译系统、gdb程序调试工具和程序维护工具make。

第7章Linux环境编程，介绍如何在Linux环境下使用系统调用和库函数进行编程。

第8章Linux系统管理，介绍Linux系统管理的各项工作，包括用户和工作组的管理、文件系统维护、系统备份、系统安全管理、系统性能优化等。

第9章网络应用及管理，介绍Linux系统的网络应用、网络管理、网络安全配置以及防火墙设置等内容。

第10章Linux基础实验。为强化本课程的实验环节，提供了实验大纲；为方便教师授课，本书还提供电子教案，任课教师可以从华信教育资源网http://www.hxedu.com.cn注册后免费下载，并依据教学大纲的要求选择性使用。如下列出了授课和实验学时的分配建议，任课老师可根据教学需求，在学时及内容安排上进行适当取舍。

授课学时分配表

授课总学时

（参考值） 学时分配

第1章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 第8章 第9章

16 2 2 1 3 2 2 2 1 1

32 3 4 2 6 4 4 4 3 2

48 4 6 3 9 6 6 6 5 3

实验学时分配表

实验总学时

（参考值） 学时分配

第1章

（实验一） 第2章

（实验二） 第3章

（实验三） 第4章

（实验四） 第6章

（实验五） 第7章

（实验六） 第8章

（实验七）

24 2 4 2 5 2 5 4

16 2 4 4 2 4

8 2 2 2 2

本书的修订过程中得到普华促进中心/教育学院总监兼院长贺唯佳先生的大力支持和帮助，提供了全套培训资料，介绍了公司在Linux领域的开发、科研和业务开拓等方面取得的卓越成效和前瞻性发展的趋势，这些对本书的编写很有补益。在此深表谢意。

本书在编写过程中曾得到多位同事、学生和出版社编辑的大力支持和帮助，在此表示衷心感谢。本次修订主要由孟庆昌、张志华执笔，参加编写、整理工作的还有刘振英、牛欣源、路旭强、马鸣远、唐伟杰、孟欣等。

因编者水平有限，加上时间紧迫，且Linux技术发展迅速，书中难免存在疏漏、欠妥和错误之处，恳请广大读者批评指正，在此深表感谢。

让我们共同努力，促进我国软件产业的迅速发展！

作者

于北京信息科技大学