緯育 2026-0320

Linux 基礎指令

本次講座主要介紹 Linux/Unix 系統中的核心概念與基礎指令。講師首先詳細解釋了控制檯 (Console) 和終端機 (Terminal) 的定義、差異及實際應用。控制檯是本地端直接操作的設備，而終端機則用於遠端連線。講座中也介紹了 Linux 的共通目錄架構，特別是 /dev 目錄，並強調「在 Unix/Linux 中，萬物皆為檔案」(Everything is a file) 的重要哲學。

接著，講師透過實際操作示範了多項基礎指令，包括虛擬控制檯 (TTY) 的切換、使用者登入登出、系統關機與重啟。並詳細解說了 Linux 指令的基本架構，包含指令本身、選項（長短選項的區別與用法）和參數。此外，也示範了 echo、date、cal 等常用指令，並說明如何自訂格式化輸出。

講座的另一大重點是查詢指令用法的三種主要方式：使用 --help 參數（可結合 | less 分頁檢視）、查閱 man 手冊（並介紹其章節編號的重要性，如 man 1 passwd 與 man 5 passwd 的區別），以及使用 info 指令。

Linux 基礎概念與課程介紹

• 課程內容概述
  • 介紹 Linux 系統的基本操作，包括開關機與重啟。
  • 講解 Linux 的目錄架構，說明各個通用目錄的用途。
  • 大量介紹指令的架構、用法以及如何在本機查詢指令說明。
  • 介紹檔案與目錄的操作指令。
• Linux 目錄架構共通性
  • 不同的 Linux 發行版（如 Ubuntu, CentOS）或類 Unix 系統（如 macOS）都擁有共通的核心目錄結構。基礎架構大致一致，各發行版可能會有其特有的額外目錄。

控制檯 (Console)、終端機 (Terminal) 與 TTY/PTS

• 控制檯 (Console) vs. 終端機 (Terminal)
  • 共通點: 兩者都是使用者與系統溝通的介面，用於執行指令、變更設定或顯示資訊。
  • 控制檯 (Console): 指使用者直接在電腦主機的螢幕前進行的「本地端」操作。Linux 系統只有一個真實 Console，其餘為軟體模擬的虛擬控制檯 (Virtual Console, TTY)。
  • 終端機 (Terminal): 指透過網路或纜線進行的「遠端連線」。在 Unix/Linux 中，也稱為偽終端機 (Pseudo Terminal, PTY 或 PTS)。
• Linux 虛擬控制檯 (TTY)
  • 概念: Linux 透過軟體模擬出多個虛擬控制檯 (TTY)，預設啟用 6 到 7 個。每個 TTY 都是獨立的登入介面，可在單一螢幕上實現多工操作。
  • 切換方式:
  • 使用快速鍵 Alt + F1 ~ F6 在不同 TTY 間切換。在圖形介面 (GUI) 下則需使用 Ctrl + Alt + F1 ~ F6。
  • 使用指令 chvt [編號] 切換，例如 chvt 4 切換至 TTY4。
  • 設備檔案: 虛擬控制檯對應的設備檔案位於 /dev 目錄下，如 /dev/tty1, /dev/tty2 等。可以使用 tty 指令查看當前所在的終端機。
• 遠端連線與偽終端機 (PTS)
  • 連線原理: 透過 SSH 等方式遠端連線時，系統會建立一個偽終端機，並在 /dev/pts/ 目錄下生成一個對應的設備檔案，如 /dev/pts/0。
  • 生命週期: PTS 檔案在使用者成功登入後建立，登出後即被移除。
  • 桌面環境的終端機: 在圖形介面中開啟的「終端機」應用程式，本質上也是一個偽終端機 (PTS)。
• Everything is a file 哲學
  • Unix/Linux 的核心哲學是「萬物皆為檔案」。硬體設備、控制檯、終端機都以檔案形式存在於 /dev 目錄。
  • 使用者在 TTY 或 PTS 輸入的文字，實際上是與對應的設備檔案進行 I/O 溝通。可利用此特性進行跨終端機訊息傳遞，例如 echo "hello" > /dev/tty4。

使用者登入、登出與系統開關機

• 使用者登入與登出
  • 登入 (Login): 輸入帳號密碼登入。系統會記錄所有登入嘗試，包括失敗記錄。
  • 登出 (Logout): 可使用 exit、logout 指令或 Ctrl + D 快捷鍵。
• 系統關機與重開機
  • 關機 (Shutdown):
  • 常用指令：poweroff, halt, shutdown -h now。
  • 定時關機：shutdown -h 10 (10分鐘後關機)。
  • 重開機 (Reboot):
  • 常用指令：reboot, shutdown -r now。
  • 定時重開機：shutdown -r 10 (10分鐘後重開機)。
  • 取消排程: 使用 shutdown -c 可以取消已預約的關機或重開機任務。

Linux 指令結構與查詢方法

• 指令基本結構
  • 組成：指令 [選項] [參數]，各部分以空白隔開。
  • 選項 (Option):
  • 長選項 (Long Option): 格式為 --單字 (如 --help)，語意清晰但無法合併。
  • 短選項 (Short Option): 格式為 -字母 (如 -h)，輸入快且可合併 (如 -al)，但較不直觀。
  • 參數 (Argument): 指令操作的對象，其意義由指令和選項決定。
• 指令用法查詢方法
  • 方法一：--help 參數:
  • 用法：[指令名稱] --help，提供快速簡潔的說明。
  • 搭配 | less: 當說明過長時，可使用 [指令] --help | less 進行分頁瀏覽。
  • 方法二：man 手冊 (manual pages):
  • 用法：man [指令名稱]，提供最詳細、結構化的官方文件。
  • 操作：可用 g/G 跳至頭尾，/ 進行搜尋，n/N 跳至下/上一個結果，q 退出。
  • 章節編號: man 手冊分為 8 個主要章節，用以區分不同類型的主題。例如 passwd 指令（章節1）和 /etc/passwd 檔案格式（章節5）。可使用 man [章節] [名稱] 查詢特定章節，如 man 5 passwd。
  • 方法三：info 指令:
  • 用法：info [指令名稱]，提供超連結式的節點文件，類似線上書籍。此為獨立套件，部分精簡系統可能需另外安裝。

基礎指令範例

• echo 指令: 將後方字串印出到標準輸出（螢幕），可透過重導向輸出至檔案或設備。
• date 指令: 顯示或設定系統時間日期。可使用 + 搭配格式化字元自訂輸出，例如 date +"%A, %B %d, %Y"。
• cal 指令: 顯示月曆。可接受年份、月份作為參數，如 cal 1 2020。在某些新版系統（如 Ubuntu 22.04）中可能需透過 apt install ncal 安裝。
• /etc/passwd 檔案: Linux 系統中儲存使用者帳號資訊的純文字檔案，可使用 less /etc/passwd 查看其內容。

指令與Shell基礎

• Linux/Unix與微軟指令的差異
  • 命名風格：微軟指令多為完整單字（COPY, MOVE, CLS），而Linux/Unix指令偏向縮寫（cp, mv, clear）。
  • clear指令可用快捷鍵Ctrl+L，但支援性取決於Shell。
• Shell（命令列介面）的概念
  • Shell是使用者與核心溝通的程式，常見的有Bash（Linux預設）、SH（舊版UNIX）、CSH（BSD）、Zsh（macOS新預設）。
• 重設螢幕指令 (reset)
  • 當終端機畫面顯示異常或亂碼時，使用reset或tset指令可重新初始化，避免因登出中斷背景任務。

目錄與路徑操作

• 查詢目前所在目錄 (pwd)
  • pwd（Print Working Directory）用於顯示當前的絕對路徑，在提示符未顯示完整路徑時特別有用。
• 列出目錄內容 (ls)
  • 相當於微軟的dir，用於列出檔案與目錄。
  • 常用參數:
  • -a: 顯示所有檔案，包括以 . 開頭的隱藏檔。
  • -l: 以長格式顯示詳細資訊（權限、擁有者、大小、時間等）。
  • -F: 顯示檔案類型（如目錄加/，執行檔加*）。
  • -s, -t, -r: 分別依大小、時間、反向排序。
• 切換目錄 (cd)
  • 此指令在Linux與微軟系統中通用。
  • 路徑概念：
  • 絕對路徑：從根目錄/開始的完整路徑（如cd /etc）。
  • 相對路徑：相對於目前目錄的路徑，不以/開頭（如cd .cache）。
  • 特殊符號：
  • .: 代表目前目錄。
  • ..: 代表上一層目錄。
  • ~: 代表目前使用者的家目錄（cd ~或單獨cd可快速返回家目錄）。
  • -: 代表上一個工作目錄，可在最近兩個目錄間快速切換（微軟無此功能）。

Linux 檔案系統層次結構標準 (FHS)

• FHS（Filesystem Hierarchy Standard）定義了Linux根目錄下各目錄的標準用途，確保軟體相容性。
• 根目錄 (/)
  • Linux檔案系統的頂層，相當於Windows的磁碟機代號。
• 重要子目錄詳解：
  • /bin (Binary)：存放所有使用者皆可執行的基本指令。
  • /boot：存放開機相關檔案，如開機選單設定（grub）和Linux核心（vmlinuz）。
  • /dev (Device)：存放設備檔案。硬體（如硬碟sda、隨身碟sdb）插入時，系統會在此生成對應檔案。
  • /etc (Et cetera)：存放所有系統和服務的設定檔，管理相對集中。
  • /home：存放一般使用者的家目錄，每個帳號對應一個子目錄。
  • /lib (Library)：存放系統運作所需的函式庫及核心模組（驅動程式）。
  • /lost+found：ext系列檔案系統特有，用於存放因意外斷電等原因遺失的檔案片段。
  • /media & /mnt (Mount)：用於掛載外部儲存設備（如隨身碟、光碟）的掛載點。/media常用於經常性掛載，/mnt常用於臨時性掛載。
  • /opt (Option)：用於存放非作業系統官方提供的第三方軟體。
  • /proc (Process)：一個虛擬檔案系統，存在於記憶體中，反映系統當前所有程序的即時資訊。以程序ID（PID）命名的數字目錄包含該程序的詳細資訊。PID為1的程序是系統啟動的第一個程序，管理所有使用者程序。
  • /root：超級使用者root的家目錄，與一般使用者分開存放以策安全。
  • /run：存放執行中服務的暫存檔，如.pid檔，記錄服務的程序ID。
  • /sbin (System Binary)：存放系統管理員使用的系統級指令，如格式化磁碟等。
  • /snap：Ubuntu特有的目錄，用於存放Snap套件，提供沙盒化的安全執行環境。
  • /srv (Service)：存放服務提供的資料，如網頁伺服器的網站檔案。
  • /sys：與/proc類似的虛擬檔案系統，反映核心偵測到的硬體設備資訊。udev服務會監控此目錄變化，並在/dev下自動建立設備檔案。
  • /tmp (Temporary)：系統的通用臨時資料夾。
  • /usr (User)：存放使用者安裝的非系統基本軟體及其相關檔案（指令、函式庫等）。現代Linux系統常將根目錄下的bin, sbin, lib等透過符號連結指向/usr內的對應目錄，以統一管理。
  • /var (Variable)：專門存放經常變動的檔案，如快取、資料庫、遊戲存檔等。
  • /var/log：存放所有系統和服務的日誌檔案（Log），是問題排查時最重要的目錄。

使用者與家目錄

• 家目錄（Home Directory）結構
  • Linux/Unix：root使用者的家目錄在/root；一般使用者在/home/<username>。
  • Windows：所有使用者（包括管理員）的設定檔都存放在C:\Users底下。
• 安全性考量：CentOS和Ubuntu預設不讓root直接登入，旨在提升系統安全性，與微軟作法相似。

檔案與目錄的建立

• 建立檔案 (touch)
  • 建立檔案指令為 touch，後接檔名，如 touch test1.file。
  • touch 的原始功能是更新既有檔案的時間戳（modification time）至目前時間。
  • 若指定檔名不存在，系統會自動建立空檔案，故常用於快速建檔。
  • 除了 touch 外尚有其他建檔方式，但本課程以 touch 為主。
• 建立目錄 (mkdir)
  • 建立目錄指令為 mkdir，後接目錄名稱，如 mkdir test1.dir。
  • 建立多層目錄：要一次建立巢狀目錄（如 test2.dir/test2-1.dir）需使用 -p 選項。
  • 若未加 -p 嘗試建立多層目錄，會因上層不存在而報錯。
  • 使用 mkdir -p test2.dir/test2-1.dir/test2-2.dir 可一次建立所有不存在的父目錄與子目錄。微軟系統似乎沒有此功能。

檔案與目錄的複製

• 複製檔案 (cp)
  • 指令語法：cp [來源檔案] [目標檔案或目錄]。
  • 範例：cp test1.file test1.file.copy 會將 test1.file 複製為 test1.file.copy。
  • 也可複製到指定目錄，如 cp test1.file ./some_dir/。
• 複製目錄 (cp -r)
  • 複製目錄需加 -r（或 -R）選項，代表遞迴（recursive）複製。
  • -r 會將目錄本身及其所有檔案與子目錄一併複製。
  • 忘記加 -r 複製目錄會導致指令失敗。
  • 範例：cp -r test1.dir test1.dir.copy 會將 test1.dir 與其內容複製為新目錄 test1.dir.copy。

檔案與目錄的移動與重新命名

• 移動與重新命名 (mv)
  • mv 可用於移動檔案/目錄，也可用於重新命名。
  • 移動：mv [來源] [目標目錄]。例：mv test1.file.copy test1.dir/ 將檔案移至 test1.dir。
  • 重新命名：mv [舊名稱] [新名稱]。例：mv test1.file test1.file.mv 將其更名為 test1.file.mv。
  • 在 Linux 中，重新命名的本質是將目標「移動」至同一路徑下的新名稱；微軟系統另有 rename 指令。
  • 課程示範在不同工作目錄（如 /etc, /var）下，透過完整路徑操作家目錄檔案。

檔案與目錄的刪除

• 刪除檔案 (rm)
  • 刪除檔案的指令為 rm（remove）。
  • 範例：rm test1.file.mv。
  • 刪除前詢問：-i 會在刪除每個檔案前提示確認。
  • 預設行為可能因作業系統或身分（User vs. Root）不同而異：如在 CentOS，Root 執行 rm 時可能預設啟用 -i；一般使用者則不會。Ubuntu 通常預設不詢問。
• 刪除目錄
  • rmdir 專門刪除「空目錄」。若目錄內仍有內容，rmdir 會失敗。
  • rm -d 也可刪除空目錄。
  • 刪除非空目錄：使用 rm -r 遞迴刪除目錄內所有內容後再刪除目錄本身。
  • 強制刪除：-f（force）會略過任何提示，強制執行（在權限允許下），即使檔案使用中。
  • rm -rf 是非常強大且危險的組合，會強制遞迴刪除指定路徑下的所有內容。
• 使用 -rf 的風險補充
  • 講師強調使用 rm -rf 必須極度小心路徑書寫。
  • 例：欲刪除 /tmp 內容卻誤打成 rm -rf / tmp，會從根目錄 / 開始刪除所有檔案，導致系統崩潰。
  • 即便現代系統對 rm -rf / 設有防堵機制，仍須保持高度謹慎。

搜尋工具全貌與速度/準確度取捨

• 僅以系統預設的四類方式為主：PATH 解析、which、whereis、locate；另補充 find 作為精準檔案搜尋的核心工具。
• 速度對比：locate 依資料庫搜尋，速度最快但可能不即時、不精準；find 現掃檔案系統，最準確最細緻但相對較慢。
• 精準度對比：find 可組合多條件（時間、大小、型態、深度、是否為空等）達到最高精準度；which/whereis 聚焦可執行檔與相關文件；PATH 反映實際執行版本。

PATH 與 which 指令

• PATH 概念：echo $PATH 檢視路徑；系統依 PATH 順序找指令，命中第一個即執行，影響使用到的指令版本。
• which：顯示指令所在路徑；可搭配 ls -l 驗證檔案屬性與大小。切勿刪除系統指令（如 rm，示例約 59K），若需限制行為以權限控制取代刪除。
• which -a：列出 PATH 中所有相符項，常見多個符號連結指向同一實體檔，有助於辨識多版本或別名。

whereis 指令

• 查詢內容：在特定系統目錄中同時找執行檔（binary）、手冊（man）、原始碼（source）。
• 選項：-b 只看 binary，-m 只看 man，-s 只看 source。
• 內建與外部差異：cd 為殼層內建通常無外部路徑；echo 同時有內建與外部版本；mv、rm 等為獨立可執行檔。

4. locate 系列：資料庫型超高速模糊搜尋

• 特性：以預建資料庫搜尋，速度極快、支援模糊關鍵字；準確度取決於資料庫新舊。
• 家族與發行版差異：mlocate、plocate、slocate、nlocate 等；不同發行版預設或套件名稱不同，近年偏好 plocate。部分版本（如 Ubuntu 20.04 之後）可能不預設安裝。
• 用法：locate cp 會列出含「cp」的大量結果；字越短越模糊、越多；字越特殊越精準。locate -c 可計數結果。
• 資料庫更新：updatedb 需定期或開機時更新；示範以 touch 建檔、updatedb 後 locate 才能找到；刪檔後未更新仍會顯示舊結果。
• 資料庫位置：通常在 /var/lib/locate（不同家族檔名不同）。不建議隨意刪除資料庫，系統排程或開機會重建。

find：精準條件搜尋

• 基本名稱搜尋：find 路徑 -name 'pattern' 於指定層級與路徑查特定字串或通配。
• 依時間搜尋：-atime（存取）、-ctime（inode 狀態變更/建立）可查最近分鐘或更細的條件；系統行為可能造成非手動的存取紀錄。
• 查空項目：-empty 可列出空檔案與空目錄；不建議隨意清除系統目錄中的空項目，以免破壞相容性。
• 依大小：-size +100K / -10K / 100K 等，常用於磁碟空間管理定位大檔。
• 限制深度與型態：-maxdepth 限制層級；-type d/l/b/s 等過濾不同型態；在 /var、/dev 等路徑分別可快速分類。

殼層補齊與萬用字元

• Tab 補齊：Bash、Zsh 支援；第一次嘗試補齊，第二次列出候選。指令與參數多有補齊，但依環境而異。
• 學習策略：初學者先練手打與目錄心智模型，待路徑與名稱清晰再以補齊提速；可刻意保留末兩字再按 Tab 以降低打錯風險。
• 星號（*）：匹配任意字元任意長度；適合模糊但結果多。
• 問號（?）：每個 ? 代表一字元；適合精準指定長度與字元位置的匹配。

大小寫敏感與跨平台注意

• Linux 大小寫敏感，ABC 與 abc 為不同檔；Windows 通常不敏感，同名不同大小寫視為同一檔。跨平台操作需特別留意，避免誤判或覆蓋。