Linux 系统及其操作

本章面向没有 Linux 使用经验的新成员。先完成 Ubuntu 22.04 安装，再逐步掌握终端、文件系统与权限等基础操作。

一. 安装 Ubuntu 22.04 系统

安装教程：Ubuntu 22.04 双系统安装（CSDN）

提示：请慎重操作。 安装会修改硬盘分区，操作前记得备份重要数据。不同电脑的 BIOS 进入方式和界面可能不同，以开机画面的提示为准。

二. 终端与常用命令

终端是 Linux 最常用的操作入口。 与 Windows 的图形界面不同，终端通过输入命令让系统执行任务；学习开发和连接服务器时，很多操作都依赖终端。

2.1 打开终端

• 使用快捷键 Ctrl + Alt + T
• 或在应用程序列表中搜索 Terminal

打开后你会看到一个终端窗口：

Ubuntu 中的终端窗口

其中 user 是当前用户名，ubuntu 是主机名，~ 表示当前位于家目录，$ 表示当前是普通用户。如果提示符末尾是 #，表示当前是 root 用户，操作时需要更谨慎。

例如，上图中我的终端提示符是：

linkchen@linkchen-Legion-R7000P-APH8:~$

其中：

• linkchen 是当前用户名
• linkchen-Legion-R7000P-APH8 是主机名
• ~ 表示当前位于家目录
• $ 表示当前是普通用户

2.2 什么是命令

命令是你在终端里输入的一行文字，用来告诉系统“做什么”。终端收到命令后，由 shell（负责解释命令的程序）解析并执行，执行结果会显示在终端里。

一条命令通常由三部分组成：

命令 [选项] [参数]

• 命令：要执行的操作名称，例如 ls 表示列出文件。
• 选项：以 - 开头的附加设置，用来改变命令行为，例如 ls -l 中的 -l 表示显示详细信息。
• 参数：命令操作的对象，例如 ls /home 中的 /home 表示要列出的目录。

输入完命令后按回车键执行。命令、选项和参数之间用空格分隔；如果文件名包含空格，需要用引号括起来，例如 cd "My Documents"。

例如：

ls -lh /home/linkchen

其中 ls 是命令，-lh 是选项（-l 显示详细信息，-h 用易读单位显示大小），/home/linkchen 是参数，表示要查看的目录。

下图就是在终端中运行这条命令的实际效果：

ls -lh /home/linkchen 的执行结果

先不用记住所有命令，重要的是理解“命令 = 让系统做某件事 + 附加设置 + 操作对象”这个结构，后面遇到新命令时自然就能看懂。

2.3 常用命令

命令	作用	示例
pwd	显示当前所在目录	pwd
ls	列出目录内容	ls -lh
cd	切换目录	cd ~/Documents
mkdir	创建目录	mkdir test
touch	创建空文件	touch hello.txt
cp	复制文件或目录	cp hello.txt backup.txt
mv	移动或重命名	mv hello.txt notes.txt
rm	删除文件或目录	rm notes.txt
cat	查看文件内容	cat hello.txt
clear	清空终端屏幕	clear

使用注意：

• rm 删除的文件不会进入回收站，删除前要确认路径，尤其不要随意对重要目录使用。
• 输入命令时按 Tab 可以自动补全文件名，按两次 Tab 会列出候选内容。

提示： 建议手敲练习上述命令，不要直接复制粘贴，以熟悉操作。

三. 文件系统与目录结构

Linux 把硬盘上的数据组织成一棵“目录树”，从根目录 / 开始，一层层向下展开。文件和目录都有明确的路径，理解路径是使用 Linux 的基础。

3.1 文件系统是什么

• Linux 中所有内容都以文件形式组织：普通文档是文件，目录是存放文件的“文件夹”，设备、配置等也以文件形式暴露出来。
• 目录树只有一个根：/。所有目录和文件都挂在 / 下面。
• 你的家目录通常是 /home/你的用户名，简写为 ~。

3.2 常见的目录

路径	作用	说明
/	根目录，整棵目录树的起点	不要随意在里面创建文件
/home	存放各用户的家目录	普通用户的数据一般都在这里
/home/用户名（~）	当前用户的家目录	练习文件放在这里最安全
/etc	系统与软件的配置文件	一般需要 root 权限才能修改
/usr	安装的软件、库和文档	由系统自动管理，一般不需要手动改
/var	经常变化的数据，例如日志	需要查日志时可以到这里找
/tmp	临时文件目录	重启后可能被清空，不要放重要文件
/opt	存放第三方软件	手动安装的额外软件常放在这里
/bin、/usr/bin	存放常用命令程序	ls、cat 等命令就在这里

新手阶段只需要记住：自己写的东西放在家目录，系统文件不要乱动。

下图是在文件管理器中打开的根目录 /，可以看到 Linux 常见的顶层目录：

Linux 根目录 / 的内容

3.3 绝对路径与相对路径

• 绝对路径：从 / 开始写，例如 /home/linkchen/Documents。
• 相对路径：从当前目录开始写，例如 Documents 表示当前目录下的 Documents。
• . 表示当前目录，.. 表示上一级目录，~ 表示家目录。

例如：

cd /etc        # 绝对路径，直接进入 /etc
cd ..          # 回到上一级目录
cd ~           # 回到家目录
cd Documents   # 相对路径，进入当前目录下的 Documents

3.4 查看目录内容

命令	作用
pwd	显示当前所在目录的绝对路径
ls	列出当前目录内容
ls -l	显示详细信息（权限、大小、修改时间等）
ls -a	显示包括隐藏文件在内的所有内容
ls -lh	用易读单位显示文件大小
cd 路径	切换到指定目录

以 . 开头的文件是隐藏文件，例如 .bashrc，需要用 ls -a 才能看到。

下图是在终端中运行 pwd 和 ls -a 的实际效果：

pwd 与 ls -a 的执行结果

3.5 目录的创建、复制与删除

命令	作用	示例
mkdir 目录名	创建目录	mkdir notes
mkdir -p 路径	一次创建多级目录	mkdir -p projects/robot
cp -r 源 目标	复制目录（-r 表示递归复制）	cp -r notes notes-backup
mv 源 目标	移动或重命名	mv notes notes2
rmdir 目录名	删除空目录	rmdir old
rm -r 目录名	删除目录及其全部内容	rm -r old

注意：rm -r 会连同目录里的所有内容一起删除，而且不会进入回收站，使用前先确认路径。

四. 用户、权限与 sudo

Linux 是多用户系统，文件和程序都有“属于谁、谁能读、谁能写、谁能执行”的权限。理解用户和权限，是安全使用 Linux 的基础。

4.1 用户

• Linux 上可以有多个用户，每个用户有独立的用户名、密码和家目录（/home/用户名）。
• root 是系统管理员用户，拥有最高权限；普通用户不能随意修改系统文件。

4.2 查看文件权限

用 ls -l 查看文件详细信息，输出开头类似：

-rw-r--r-- 1 linkchen linkchen  1234 Aug  9 18:00 notes.txt
drwxr-xr-x 2 linkchen linkchen  4096 Aug  9 18:00 folder

第一列的含义：

• 第 1 个字符表示类型：- 表示普通文件，d 表示目录。
• 后面 9 个字符分成三组，分别表示“所有者（user）”“所属组（group）”“其他用户（others）”的权限。
• r 表示读，w 表示写，x 表示执行；- 表示没有对应权限。

例如 -rw-r--r--：所有者可读可写，组和其他用户只能读；drwxr-xr-x 是目录，所有者可读可写可进入，组和其他用户可读可进入但不能写。

下图是在终端中查看一个测试目录权限的实际效果：

ls -l 查看文件权限

4.3 修改权限：chmod

chmod 用来修改文件或目录的权限。常用写法：

写法	含义	示例
chmod +x 文件	给所有用户增加执行权限	chmod +x run.sh
chmod u+w 文件	只给所有者增加写权限	chmod u+w notes.txt
chmod 755 文件	用数字设置权限	chmod 755 script.sh

数字写法中 r=4、w=2、x=1，三个数字分别对应所有者、组和其他用户。755 表示所有者拥有读、写、执行权限（4+2+1），组和其他用户拥有读、执行权限（4+1）。

下图是使用 chmod 修改权限前后的对比：

chmod 修改权限前后对比

提示： 权限修改会影响其他人能否访问文件，修改前先确认文件路径和需要的权限。

4.4 用 sudo 临时获得管理员权限

普通用户执行系统级命令时，可以在命令前加 sudo，临时以管理员身份运行：

sudo apt update

• sudo 会先要求输入当前用户的密码，验证通过后执行。
• 只有被加入 sudo 组的用户才可以使用 sudo。
• sudo 只对当前这一条命令生效，不会把整个终端变成管理员。
• 日常操作尽量使用普通用户，只在需要时使用 sudo，避免误操作影响系统。

4.5 常见命令

命令	作用
ls -l	查看文件权限和详细信息
chmod	修改文件或目录权限
sudo 命令	以管理员权限执行单条命令

提示： 遇到 “Permission denied” 时，先确认是不是权限或 sudo 的问题，不要急着切换到 root 用户。

五. 软件包管理（apt）

apt 是 Ubuntu 中管理软件包的工具，负责从软件源下载、安装、更新和卸载软件，并自动处理依赖关系。

5.1 更新软件源与系统

安装软件前先刷新软件源索引：

sudo apt update

apt update 只是更新软件列表，不会安装软件。之后可以升级系统中已安装的软件：

sudo apt upgrade

5.2 安装 Ubuntu 自带的软件

Ubuntu 软件仓库里的软件可以直接用包名安装：

sudo apt install 软件包名

例如安装 Git：

sudo apt install git

查找软件包可以用：

apt search 关键词

卸载软件：

sudo apt remove 软件包名

5.3 安装浏览器下载的 .deb 文件

从官网下载的 .deb 安装包也可以用 apt 安装。先进入下载目录，再执行：

cd ~/下载
sudo apt install ./软件名.deb

需要注意：

• 路径前要写 ./，apt 才会把文件当作本地安装包，而不是软件源里的包名。
• apt 会自动处理这个包依赖的其他软件；如果安装后提示依赖问题，可以用 sudo apt --fix-broken install 修复。
• 下载前确认软件提供的是适合自己系统的版本：普通 Intel/AMD 电脑选 x86_64 版本，ARM 设备选对应的 arm64 版本。
• 只安装来自可信来源的 .deb 文件，不要随意安装来源不明的软件。

提示： sudo dpkg -i 软件名.deb 也可以安装，但它不会自动处理依赖；新手优先使用 sudo apt install ./软件名.deb。

5.4 常用命令

命令	作用
sudo apt update	刷新软件源索引
sudo apt upgrade	升级已安装的软件
sudo apt install 包名	安装软件
sudo apt remove 包名	卸载软件
sudo apt install ./软件名.deb	安装本地 .deb 文件并处理依赖

六. Bash 脚本与 .bashrc

6.1 什么是 Bash 脚本

前面介绍的命令都是一条一条输入、一条一条执行。Bash 脚本（Bash Script）就是把一组命令按顺序写进一个文件，由 Bash 一次执行。写脚本的目的是把“固定的操作步骤”保存下来，以后不用重复输入，也方便分享给其他人。

脚本本身是一个普通文本文件，通常以 .sh 结尾。文件开头写：

#!/bin/bash

这一行叫 shebang，告诉系统这个文件要用 /bin/bash 来执行。以 # 开头的行是注释，不会被执行：

#!/bin/bash
# 输出一条欢迎信息
echo "Hello, quadruped!"

echo 会在终端里输出文字。创建脚本时可以直接用 nano hello.sh 打开编辑器，把上面的内容写进去保存。

执行脚本有两种方式：

bash hello.sh

或者先加上执行权限再运行：

chmod +x hello.sh
./hello.sh

./ 表示“当前目录下的文件”。第二种方式要求文件拥有执行权限，上一节学的 chmod +x 在这里就派上用场了。

6.2 变量与参数

脚本里可以定义变量保存数据：

#!/bin/bash
ROBOT_NAME="wolf"
echo "Hello, $ROBOT_NAME!"

注意：等号两边不能有空格，ROBOT_NAME = "wolf" 会被解析成一条命令而不是变量赋值。引用变量时在变量名前加 $，写成 $ROBOT_NAME。

脚本还可以接收运行时传入的参数：

#!/bin/bash
echo "脚本名：$0"
echo "第 1 个参数：$1"
echo "第 2 个参数：$2"
echo "所有参数：$@"

执行 ./robot.sh front leg 时，$0 是脚本名，$1 是 front，$2 是 leg。给脚本传参，可以让同一个脚本处理不同的任务，而不是每换一个目标就复制一份脚本。

在四足组的日常开发中，脚本常用来把安装依赖、编译、运行等固定步骤保存下来，也用来检查设备、批量处理日志或启动多个程序，避免每次重复输入一长串命令。

6.3 环境变量与 PATH

脚本里定义的变量只在该脚本运行时存在。环境变量则是系统范围内保存的一组“键值对”，终端和程序都可以读取：

echo $PATH

PATH 是其中最重要的一个：它保存了一串目录，shell 输入命令时会按顺序在这些目录里查找对应的程序。执行后会看到类似输出：

/home/linkchen/.local/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:...

以后想让自己写的脚本或工具直接以命令形式使用，可以把对应目录加进 PATH：

export PATH="$HOME/bin:$PATH"

$HOME 是家目录。这样设置只在当前终端有效；想每次打开终端都自动生效，就需要写进 .bashrc。

6.4 .bashrc 的作用

.bashrc 是位于家目录的一个隐藏文件，打开新终端时，Bash 会自动读取并执行它。可以把“每次打开终端都想自动生效的设置”放进去，例如给常用命令起别名、添加 PATH、设置环境变量。

常见用法：

内容	示例	作用
命令别名	alias ll='ls -lh'	之后输入 ll 就等于输入 ls -lh
添加搜索路径	export PATH="$HOME/bin:$PATH"	让自定义工具可以直接作为命令使用
环境变量	export ROS_DOMAIN_ID=1	设置 ROS 2 的通信域，避免多台机器相互干扰
自定义提示符	export PS1='[\u@\h \W]\$ '	修改终端提示符的显示样式

其中 ROS 相关的设置会在之后学习 ROS 2 时经常遇到。

查看和编辑 .bashrc：

cat ~/.bashrc   # 查看内容
nano ~/.bashrc  # 用 nano 编辑

修改后不会立刻生效，需要让 Bash 重新读取一次：

source ~/.bashrc

或者直接关闭终端再重新打开。

6.5 .bashrc 与 Bash 脚本的区别

• Bash 脚本：自己写的、手动执行的命令文件，例如 ./hello.sh，什么时候运行由你决定。
• .bashrc：Bash 每次打开新终端时自动执行的“启动脚本”，用来配置环境，不需要手动运行。

两者本质都是命令文件，区别在于“谁在什么时候执行它”。以后看到“把它写进 .bashrc”这句话，意思是让这条设置每次打开终端都自动生效。

6.6 本节常用命令

命令	作用
bash 脚本.sh	用 Bash 执行脚本
chmod +x 脚本.sh	给脚本添加执行权限
./脚本.sh	执行当前目录下的脚本
echo $PATH	查看 PATH 环境变量
export 变量=值	设置环境变量（仅当前终端生效）
cat ~/.bashrc	查看 .bashrc 内容
source ~/.bashrc	重新加载 .bashrc

提示： 修改 .bashrc 前可以先备份（cp ~/.bashrc ~/.bashrc.bak），写错时方便恢复。.bashrc 只对当前用户生效，并且只在交互式终端启动时读取，不会在每次运行脚本时重新执行。

参考资料

• Ubuntu 官方下载页