# Linux 基礎 ::: tip 前言 **伺服器的世界，Linux 是絕對的主角。** 全球超過 90% 的伺服器執行 Linux，從你每天用的微信到 Google 搜尋，背後都是 Linux 在支撐。作為開發者，掌握 Linux 基礎不是可選項，而是必修課。 ::: **這篇文章會帶你學什麼？** 學完這章後，你將獲得： - **檔案系統**：理解 Linux 目錄結構和「一切皆檔案」的哲學 - **常用指令**：掌握檔案操作、文字處理、程序管理等核心指令 - **權限模型**：理解使用者、群組、權限的概念 - **Shell 基礎**：了解管線、重定向、環境變數等 Shell 核心概念 - **實戰技能**：學會日誌查看、程序排查、網路診斷等維運基本功 | 章節 | 內容 | 核心概念 | |-----|------|---------| | **第 1 章** | 檔案系統 | 目錄結構、一切皆檔案 | | **第 2 章** | 常用指令 | 檔案、文字、程序、網路 | | **第 3 章** | 權限模型 | 使用者、群組、rwx、sudo | | **第 4 章** | Shell 基礎 | 管線、重定向、變數、腳本 | | **第 5 章** | 實戰場景 | 日誌排查、效能診斷 | --- ## 1. 檔案系統：一切皆檔案 Linux 最核心的哲學之一就是**一切皆檔案**。普通檔案是檔案，目錄是檔案，硬碟是檔案，甚至網路連線、程序資訊都是檔案。這個統一的抽象讓你可以用同一套工具（讀、寫、權限控制）操作幾乎所有系統資源。 ### 目錄結構速記 把 Linux 檔案系統想像成一棵倒過來的樹： ``` / ← 根目錄（樹根） ├── home/ ← 使用者的家（你的檔案都在這） ├── etc/ ← 設定檔案（系統的「設定面板」） ├── var/ ← 變化的資料（日誌、快取） ├── usr/ ← 使用者安裝的程式 ├── tmp/ ← 臨時檔案（重啟就沒了） ├── proc/ ← 程序資訊（虛擬的，不佔磁碟） ├── dev/ ← 裝置檔案（硬碟、終端） ├── bin/ ← 基礎指令（ls、cp、mv） ├── sbin/ ← 系統管理指令（需要 root） ├── opt/ ← 第三方軟體 └── root/ ← root 使用者的家目錄 ``` ### 路徑的兩種寫法 | 類型 | 格式 | 範例 | 說明 | |------|------|------|------| | 絕對路徑 | 從 `/` 開始 | `/home/alice/code/app.js` | 從根目錄出發，不會有歧義 | | 相對路徑 | 從當前目錄開始 | `./code/app.js` 或 `../config` | `.` 是當前目錄，`..` 是上層目錄 | ::: tip 「一切皆檔案」的威力 想知道 CPU 資訊？讀檔案：`cat /proc/cpuinfo` 想知道記憶體使用？讀檔案：`cat /proc/meminfo` 想產生隨機數？讀檔案：`cat /dev/urandom` 想丟棄輸出？寫檔案：`echo "no thanks" > /dev/null` 不需要專門的 API，讀寫檔案就夠了。這就是 Unix 哲學的優雅之處。 ::: --- ## 2. 常用指令 Linux 指令遵循一個統一的格式：`指令 [選項] [參數]`。比如 `ls -la /home` 中，`ls` 是指令，`-la` 是選項，`/home` 是參數。 ### 最常用的 10 個指令 如果只能記住 10 個指令，記這些： | 指令 | 用途 | 記憶技巧 | |------|------|----------| | `ls` | 列出檔案 | list | | `cd` | 切換目錄 | change directory | | `cat` | 查看檔案 | concatenate | | `grep` | 搜尋文字 | global regular expression print | | `find` | 查找檔案 | 就是 find | | `ps` | 查看程序 | process status | | `tail -f` | 即時看日誌 | 看檔案「尾巴」，-f 是 follow | | `chmod` | 改權限 | change mode | | `curl` | 發 HTTP 請求 | client URL | | `ssh` | 遠端登入 | secure shell | ### 指令組合的藝術 Linux 的強大不在於單個指令，而在於**指令組合**。透過管線 `|` 把多個簡單指令串起來，解決複雜問題： ```bash # 找出佔用 CPU 最多的 5 個程序 ps aux --sort=-%cpu | head -6 # 統計日誌中出現最多的錯誤類型 grep "ERROR" app.log | awk '{print $4}' | sort | uniq -c | sort -rn | head -10 # 查找大於 100MB 的檔案 find / -size +100M -type f 2>/dev/null # 即時監控日誌中的錯誤 tail -f /var/log/app.log | grep --color "ERROR" ``` ::: tip Unix 哲學 「做一件事，做好它。」每個指令只負責一個功能，透過管線組合實現複雜操作。這就是為什麼 Linux 指令都很短小——它們是積木，不是瑞士軍刀。 ::: --- ## 3. 權限模型 Linux 是多使用者系統，權限模型是安全的基石。每個檔案都有三組權限，分別控制**擁有者（Owner）**、**所屬群組（Group）**、**其他人（Others）**能做什麼。 ### 讀懂 `ls -l` 的輸出 ```bash $ ls -l app.js -rwxr-xr-- 1 alice developers 2048 Jan 15 10:30 app.js │├──┤├──┤├──┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └── 檔案大小 │ │ │ │ │ └── 所屬群組 │ │ │ │ └── 擁有者 │ │ │ └── 其他人權限：r-- (唯讀) │ │ └── 群組權限：r-x (讀+執行) │ └── 擁有者權限：rwx (讀+寫+執行) └── 檔案類型：- 普通檔案，d 目錄，l 連結 ``` ### 權限的三種操作 | 權限 | 字母 | 數字 | 對檔案的含義 | 對目錄的含義 | |------|------|------|-------------|-------------| | 讀 | `r` | 4 | 查看檔案內容 | 列出目錄內容（ls） | | 寫 | `w` | 2 | 修改檔案內容 | 建立/刪除目錄中的檔案 | | 執行 | `x` | 1 | 執行程式/腳本 | 進入目錄（cd） | ### 數字權限速算 三個數字分別代表 Owner、Group、Others 的權限，每個數字是 r(4) + w(2) + x(1) 的和： ``` chmod 755 script.sh 7 = rwx (4+2+1) → 擁有者：讀+寫+執行 5 = r-x (4+0+1) → 群組：讀+執行 5 = r-x (4+0+1) → 其他人：讀+執行 ``` | 常見權限 | 含義 | 典型用途 | |---------|------|---------| | `644` | rw-r--r-- | 普通檔案（擁有者可寫，其他人唯讀） | | `755` | rwxr-xr-x | 可執行檔案/目錄 | | `600` | rw------- | 私密檔案（如 SSH 金鑰） | | `777` | rwxrwxrwx | 所有人可讀寫執行（危險，避免使用） | ### sudo：臨時取得超級權限 普通使用者權限有限，有些操作需要 root 權限。`sudo` 讓你臨時以 root 身分執行指令： ```bash # 普通使用者無法修改系統設定 $ vim /etc/nginx/nginx.conf # Permission denied # 用 sudo 臨時提權 $ sudo vim /etc/nginx/nginx.conf # 輸入你的密碼後可以編輯 # 切換到 root 使用者（謹慎使用） $ sudo su - ``` ::: warning 最小權限原則 永遠不要用 `chmod 777` 解決權限問題，這等於把門鎖拆了。正確做法是搞清楚誰需要什麼權限，精確授予。同樣，不要長期以 root 身分操作，只在必要時用 `sudo`。 ::: --- ## 4. Shell 基礎 Shell 是你和 Linux 核心之間的「翻譯官」。你輸入指令，Shell 解釋並交給核心執行。最常用的 Shell 是 **Bash**（大多數 Linux 發行版預設）和 **Zsh**（macOS 預設）。 ### 管線與重定向 這是 Shell 最強大的兩個特性： | 符號 | 名稱 | 作用 | 範例 | |------|------|------|------| | `|` | 管線 | 把前一個指令的輸出作為後一個的輸入 | `cat log \| grep ERROR` | | `>` | 輸出重定向 | 把輸出寫入檔案（覆蓋） | `echo "hello" > file.txt` | | `>>` | 追加重定向 | 把輸出追加到檔案末尾 | `echo "world" >> file.txt` | | `<` | 輸入重定向 | 從檔案讀取輸入 | `wc -l < file.txt` | | `2>` | 錯誤重定向 | 把錯誤資訊寫入檔案 | `cmd 2> error.log` | | `2>&1` | 合併輸出 | 把錯誤和正常輸出合併 | `cmd > all.log 2>&1` | ### 環境變數 環境變數是 Shell 中的「全域設定」，影響指令的行為： ```bash # 查看所有環境變數 env # 查看某個變數 echo $PATH echo $HOME # 臨時設定（只在當前 Shell 有效） export API_KEY="abc123" # 永久設定（寫入設定檔案） echo 'export API_KEY="abc123"' >> ~/.bashrc source ~/.bashrc # 讓設定立即生效 ``` | 常見變數 | 含義 | 範例值 | |---------|------|--------| | `$PATH` | 指令搜尋路徑 | `/usr/local/bin:/usr/bin:/bin` | | `$HOME` | 使用者主目錄 | `/home/alice` | | `$USER` | 當前使用者名稱 | `alice` | | `$PWD` | 當前工作目錄 | `/var/log` | | `$SHELL` | 當前使用的 Shell | `/bin/bash` | ### Shell 腳本入門 把多個指令寫進一個檔案，就是 Shell 腳本。它是自動化維運的起點： ```bash #!/bin/bash # deploy.sh - 簡單的部署腳本 APP_DIR="/opt/myapp" LOG_FILE="/var/log/deploy.log" echo "$(date) - 開始部署..." >> $LOG_FILE # 拉取最新程式碼 cd $APP_DIR && git pull origin main # 安裝依賴 npm install --production # 重啟服務 pm2 restart myapp echo "$(date) - 部署完成" >> $LOG_FILE ``` ```bash # 給腳本執行權限並執行 chmod +x deploy.sh ./deploy.sh ``` ::: tip 腳本除錯技巧 在腳本開頭加 `set -ex`：`-e` 讓腳本遇到錯誤立即退出（而不是繼續執行），`-x` 會列印每條執行的指令（方便排查問題）。這兩個選項在生產腳本中幾乎是標配。 ::: --- ## 5. 實戰場景 理論學完了，來看幾個開發中最常遇到的實戰場景。 ### 5.1 日誌排查 服務出問題，第一反應就是看日誌。以下是日誌排查的常用套路： ```bash # 1. 即時追蹤日誌（最常用） tail -f /var/log/app/error.log # 2. 搜尋特定時間段的錯誤 grep "2024-01-15 14:" error.log | grep "ERROR" # 3. 統計每小時的錯誤數量 grep "ERROR" app.log | awk '{print substr($1,1,13)}' | uniq -c # 4. 查看最近 100 行日誌 tail -100 app.log # 5. 在多個日誌檔案中搜尋 grep -r "OutOfMemory" /var/log/app/ ``` ### 5.2 程序排查 應用卡死、CPU 飆高、記憶體泄漏——這些問題都需要從程序入手： ```bash # 查看 CPU 佔用最高的程序 ps aux --sort=-%cpu | head -10 # 查看記憶體佔用最高的程序 ps aux --sort=-%mem | head -10 # 查找特定程序 ps aux | grep "node" # 查看程序的詳細資訊（包括執行緒） top -Hp # 查看程序開啟的檔案 lsof -p # 優雅終止程序（SIGTERM） kill # 強制終止（SIGKILL，最後手段） kill -9 ``` ### 5.3 網路診斷 服務連不上？先搞清楚是網路問題還是應用問題： ```bash # 測試目標是否可達 ping -c 4 google.com # 檢查連接埠是否開放 telnet db-server 3306 # 或者用 nc nc -zv db-server 3306 # 查看本機監聽的連接埠 ss -tlnp # 或 netstat -tlnp # DNS 解析檢查 dig api.example.com nslookup api.example.com # 測試 HTTP 介面 curl -v http://localhost:3000/health # 查看網路連線狀態統計 ss -s ``` ### 5.4 磁碟空間排查 磁碟滿了是線上最常見的故障之一： ```bash # 查看各分區使用情況 df -h # 找出佔用空間最大的目錄 du -sh /* 2>/dev/null | sort -rh | head -10 # 進一步定位大目錄 du -sh /var/log/* | sort -rh | head -10 # 查找大檔案（>100MB） find / -type f -size +100M 2>/dev/null | head -20 # 清理常見的空間佔用 # 清理舊日誌 sudo journalctl --vacuum-size=500M # 清理 Docker 無用映像 docker system prune -a ``` ::: tip 線上排查口訣 **「一看日誌，二看程序，三看網路，四看磁碟」**。90% 的線上問題都能透過這四步定位到原因。養成習慣後，排查效率會大幅提升。 ::: --- ## 總結 Linux 是開發者的必備技能，掌握基礎就能應對大部分日常開發和維運場景。 回顧本章的關鍵要點： 1. **一切皆檔案**：Linux 用檔案抽象統一了對硬體、程序、網路等資源的存取方式 2. **指令組合**：單個指令功能簡單，透過管線 `|` 組合才能發揮真正威力 3. **權限模型**：Owner/Group/Others × Read/Write/Execute，用數字（如 755）快速設定 4. **Shell 基礎**：管線、重定向、環境變數、腳本是自動化的基石 5. **實戰排查**：日誌 → 程序 → 網路 → 磁碟，四步定位大部分線上問題 ## 延伸閱讀 - [Linux 指令大全](https://man7.org/linux/man-pages/) - Linux man pages 官方文件 - [The Linux Command Line](https://linuxcommand.org/tlcl.php) - 免費的 Linux 命令列入門書 - [Linux Journey](https://linuxjourney.com/) - 互動式 Linux 學習網站 - [explainshell.com](https://explainshell.com/) - 輸入指令自動解釋每個參數的含義