LFCA：理解Linux操作系统-第1部分

Linux Foundation揭示了一項名為Linux Foundation Certified IT Associate (LFCA)的新型預專業IT認證。這是一項針對測試基本IT概念的新入門級認證，包括基本系統管理命令、雲端運算、安全性和DevOps。

LFCA：概述和課程大綱

以下是LFCA將尋求測試的能力和領域摘要：

Linux基礎 20%

系統管理基礎 20%

Linux 使用者管理 – 第5部分
在 Linux 中管理時間和日期 – 第6部分
在 Linux 中管理軟體 – 第7部分
監控 Linux 基本指標 – 第8部分
Linux 基本網路 – 第9部分
Linux 二進制和十進制數字 – 第10部分
LFCA：學習網路 IP 位址範圍的類別 – 第11部分LFCA：學習基本網路故障排除技巧 – 第12部分雲端運算基礎 20%
LFCA：學習基本網絡故障排除技巧 – 第12部分

雲計算基礎 20%

安全基礎知識 16%

DevOps基礎知識 16%

支持應用程序和開發人員 8%

LFCA認證概述

LFCA認證傳授基本系統和文件管理命令、網絡命令和故障排除、雲計算概念、包括系統和網絡安全以及DevOps基礎知識的基本知識。

一旦您掌握了基本概念並通過了LFCA考試，您可以期待開始進行LFCS（Linux基金會認證系統管理員），進而追求LFCE（Linux基金會認證工程師）。

LFCA考試是一個多選題考試，費用為$200。該考試在線上進行，通過網絡攝像頭由遠程監考員全程監考。通過考試後，您將獲得一個有效期為3年的LFCA徽章和證書。

Linux基礎知識

在這個首個部分，我們將涵蓋以下章節：

言歸正傳，我們開始吧。

本文是LFCA系列的第1部分，將涵蓋LFCA認證考試所需的領域和能力。

了解Linux操作系統

當我們開始時，我們假設您可能已經與Windows或macOS或兩者都互動，以執行您的日常計算任務。兩者都是操作系統，它們允許您與電腦的硬體和軟體組件進行互動，並運行眾多任務，包括瀏覽、遊戲、串流音樂和視頻，以及軟體開發，僅舉幾例。

Windows是一個常見的操作系統，在桌面用戶中佔據著相當大的市場份額。它易於使用和學習，通常是初學者學習如何與電腦互動的門檻。

Windows和macOS存在什麼問題？

儘管Windows易於使用且支援眾多硬體設備，但它也有一些缺點。首先，Windows是一個來自Microsoft的專有操作系統，大多數軟體應用程序，如Microsoft Office套件，都需要付費。這使得許多沒有財力購買產品許可證的人無法使用。

對於蘋果的macOS也是如此，儘管它優雅且具有可稱讚的安全性，但價格不菲。實際上，一些AppStore上的應用程序通常需要付費。用戶經常抱怨為應用程序支付隱藏訂閱費用，而這些應用程序在其他平台上本應該是免費的。

此外，Windows相當不穩定，常常容易受到惡意軟體攻擊，例如病毒和特洛伊木馬的侵害。您可能需要花費數百美元來購買強大的防毒軟體來防範攻擊和入侵，或者花大筆費用請專業人員診斷並清除病毒。

此外，安裝安全補丁和功能更新通常是一個冗長的過程。大多數情況下，系統更新可能需要三十分鐘至一小時不等的時間，這往往需要一系列系統重新開機。

為什麼使用Linux作業系統？

Linux就像Windows和macOS一樣，是另一個在IT行業風靡一時的作業系統。Linux無所不在，每天被數千名用戶使用。

擁有數百萬智能裝置的流行Android作業系統是基於Linux內核。您最喜愛的Android智能手機或客廳的智能電視都是由Linux提供動力。更重要的是，Linux是互聯網上的主要系統，在Web主機平台和互聯網伺服器中佔據著很大的份額。大約90%的公共雲和99%的超級電腦市場份額都是由Linux支撐的。

那麼，Linux是如何產生的呢？

在這一時刻，如果我們回到過去，了解一下這個被廣泛使用的作業系統的起源將是明智之舉。

Linux的歷史

Linux的歷史可以追溯到1960年代的AT&T 貝爾實驗室，那裡的丹尼斯·里奇——C 程式語言之父與肯·湯普森——一位美國電腦科學家——以及其他開發者正在從事多道程序控制系統項目。多道程序控制系統是一種驅動大型電腦系統的操作系統。

這兩位電腦科學家希望建立一個具有階層式檔案系統的多用戶、多任務操作系統。起初，多道程序控制系統是一個研究項目，但很快就轉變為商業產品。對多道程序控制系統的發展方向不滿，這兩位主要開發者選擇了自己的道路，開始基於多道程序控制系統開發另一系統，名為UNICS，後來進化為UNIX。

在1970年代和80年代，UNIX在學術圈中變得越來越受歡迎。這促使它被幾個機構採用，其中包括加州伯克利大學，後者改變了其發展軌跡。該大學的開發者進一步對UNIX代碼進行了工作，並提出了BSD，即伯克利軟件開發的縮寫。BSD後來啟發了多個操作系統，其中一些至今仍在使用，如FreeBSD和NetBSD。

在 贝尔 Labs，UNIX 的研究和開發 Continued，導致了其他被商業供應商 later adopted 的 UNIX 變種。然而，BSD 比從贝尔 Labs 来的商業變種 far more popular。

同時，在 1991 年，一位名叫 林纳斯·托瓦兹 的芬蘭畢業生，正在一個叫做 UNIX 的 MINIX 版本上工作，但對該计划的許可證感到失望。在給他的 MINIX 用戶組的一封信中，他宣布他正在開發一個新的内核，這個内核后来被称为 Linux 内核。他使用了 GNU 代码，以及 GNU 编译器和 bash 来创建了第一个可行的 Linux 内核，该内核后来根据 GNU/GPL 模式进行了许可。

Linux 内核為 Linux 分发版的開發奠定了基礎，或者说是 Linux 分发版的内核。您可以在 distrowatch 网站上看到各种流行的 Linux 分发版。

流行的 Linux 分发版

Linux 是一个开源操作系统。这意味着什么？嗯，这意味着您可以查看 Linux 的源代码，修改它，并且可以免费地重新分发它。像开发者这样的熟练用户还可以对代码进行贡献，使其变得更好，更有趣。

因此，有数百個有不同的套件管理系統、軟體應用程式和視覺吸引力的Linux發行版。Linux發行版，口頭上稱為distro，是Linux作業系統的一个版本，預先打包了程序、庫、管理工具和其他額外軟體。所有发行版都源自Linux核心。

A good number of Linux distros are free to download. However, there are exceptions such as Zorin OS which requires a small fee to download. Enterprise Linux distributions including RHEL – Red Hat Enterprise Linux – require a subscription for support, security, and feature updates.

Linux發行版主要有4個家族：

Debian家族系統（如Ubuntu、Mint、Elementary及Zorin）。
Fedora家族系統（如CentOS、Red Hat 7及Fedora）。
SUSE家族系統（如OpenSUSE及SLES）。
Arch家族系統（如Arch、Manjaro、ArchLabs及ArcoLinux）。

一些受歡迎且广為使用的Linux發行版包括：

Ubuntu
Debian
Linux Mint
Fedora
Deepin
Manjaro Linux
MX Linux
Elementary OS
CentOS
OpenSUSE

初學者友善的 Linux 分發，非常適合 Linux 新手的是 Ubuntu、Mint、Zorin OS 和 Elementary OS。這主要是因為它們的易用性、簡單整潔的介面以及高度的自訂化。

像 Zorin OS 這樣的系統，外觀與 Windows 10 非常類似，對於想要從 Windows 转移到 Linux 的用戶來說是理想的选择。而像是 Elementary OS 則仿效 macOS，拥有招牌的码头菜單。

對於中級用戶或有相当 Linux 基礎的人来说，CentOS、Debian 和 Fedora 就足夠了。對於熟悉 Linux 系統管理的老手來說，通常會覺得在基於 Arch 的 Linux 系統和 Gentoo 上工作也没問題。

每個 Linux 分發都有其獨特性，無論是桌面環境或圖形使用者介面（GUI）以及預設的应用程式的選擇。不過，大多數的分發會隨箱附帶如 LibreOffice 套件、Thunderbird 郵件客戶端、GIMP 圖像編輯器等預置的多媒體應用程序，讓用戶能立即開始使用。

廣泛用於伺服器環境的Linux發行版包括：

Red Hat Enterprise Linux (RHEL)
SUSE Linux Enterprise Server (SLES)
Ubuntu server
Debian

為什麼Linux如此受歡迎

Linux包含以下主要組件。

1. Linux內核

在任何Linux系統的核心都是Linux內核。內核以C語言編寫，將硬件組件與底層軟件和程序進行接口。內核管理運行中的進程，並確定哪些進程可以使用CPU以及使用時間長度。它還確定每個進程獲得的記憶體量。此外，它還管理設備驅動程序並接收運行進程的服務請求。

2. Bootloader

Bootloader是處理Linux系統開機過程的程序。它將操作系統從硬碟加載到主記憶體中。Bootloader不僅限於Linux。它在Windows和macOS中也存在。在Linux中，引導加載程序稱為GRUB。最新版本是GRUB2，它被systemd發行版使用。

3. Init

初始化, 縮寫為 Init, 是系統開機後進行的第一個過程。它被授予過程編號 (PID) 1，並生成 Linux 系統中的所有其他過程，包括系统和背景服務。因此，它被命名為所有過程的母親。Init 在背景中運行，直到系統關機。

最早的 Init 系統包括 System V Init (SysV) 和 Upstart。這些已被現代系統中的 systemd init 所取代。

4. 系統服務

系統服務 從系統启动開始在背景中默默運行的過程。用戶可以在命令行上控制這些服務。它們可以被停止、重新啟動、禁用或者在開機時啟用。系統服務的例子包括 sshd，這是控制遠程 SSH 連接的 SSH 服務，以及 ntpd，它負責服務器上的時間同步。

5. 命令行界面上

Linux 的 命令行界面上 (CLI) 是一個命令執行或調用的接口，用來執行和自動化管理工作。流行的 Shell 包括 Bash Shell (bash) 和 Z Shell (zsh)。

6. 桌面環境

A desktop environment is what a user uses to interact with the Linux system. It provides a GUI (graphical user interface ) which is made possible through the X windows system software. The X windows system (X11, also referred to as X) is a system that provides a display framework or GUI and determines how users interact with windows, keyboard, mouse, and touchpad.

常見桌面環境包括GNOME、MATE、XFCE、LXDE、Enlightenment、Cinnamon、Budgie及KDE Plasma。桌面管理員附帶圖形元件，如文件管理器、桌面小工具、桌面背景、圖示和其他圖形元素。

7. 應用程式

桌面環境只提供基本的應用程式來開始。就像Windows或macOS一樣，您可以安裝日常使用的應用程式。這些包括如Google Chrome、VLC媒體播放器、Skype、LibreOffice套件、DropBox、GIMP圖像編輯器等應用程式。某些分發版随附自己的软件中心，充当商店，您可以在那里下载您需要的应用程式。

使用Linux而非其他操作系統的優勢

至此，Linux成為許多用戶和企業喜愛的操作系統的原因已經變得明顯。讓我們简要總結一下使用Linux的一些優點。

1. Linux 是開源的

正如早先提出的，Linux是完全開源的。有技術功底的使用者可以查看代碼、無限制地修改它，並與社區分享。此外，大多數分發版（除了一些例外）可以免费下載和使用，無需支付授權費。

Windows 是 proprietary 且其部分產品價格昂貴。目前，Microsoft Office 套件的價格為 $430。Windows Server 2019 許可以使用$6,000。macOS 同樣昂貴，App store 中的应用程序中有許多是通過訂閱付費的。

2. 高度自訂化

Linux 赐予用戶的主要優點之一是能夠將幾乎任何組件自訂至他們的偏好。您可以調整外觀和感覺，包括壁紙、背景圖片、配色方案、圖標外觀等，以增強其外觀。

3. 出众的穩定性和安全性

Linux 系統具有令人钦佩的穩定性和安全性。Linux 對攻擊的抵抗力較弱，如果您經常更新系統，那麼您變得受害於病毒和特洛伊木馬的風險將較低。

4. 服務器上的完美選擇

由於其安全性和穩定性，Linux是在託管網站、數據庫和應用程序的服務器環境中的首選。只需幾個命令即可啟動一個完整的Web服務器，以及其他組件，如數據庫和腳本工具。一個經典的例子是流行的LAMP服務器，它是Apache Web服務器、MySQL數據庫和PHP腳本語言的集合。

有了Linux提供的穩定性，除非需要進行內核升級，否則你幾乎不需要重新啟動服務器。這確保了服務器的最大正常運行時間和高可用性。

5. 低系統要求

大多數Linux發行版都能在配置較低的PC上運行，如CPU和RAM。事實上，你可以通過安裝一些輕量級Linux發行版來使一些老舊的PC得以重生，比如Linux Lite、Puppy Linux和AntiX。

一些系統甚至可以在僅有1GB記憶體、512 MHZ CPU和5GB硬盤 driver 的電腦上運行。更令人印象深刻的是，您甚至可以使用Live USB棍子運行這些分發，並且仍然可以進行一些工作。

6. 大量的軟件包可供選擇

主要的Linux分發，如Debian和Ubuntu，在其倉庫中托管了数千個軟件包。Ubuntu itself boasts of over 47,000 packages. 您可以在終端機上運行幾個命令輕鬆地安裝應用程序，或者使用分發中包括的應用中心。

另外，您可以獲得各種執行類似任務的应用程序，如文字處理、文件共享、音頻/視頻播放、照片編輯、圖形設計等等。您根本無法選擇，可以選擇各種應用程序來執行任務。

7. 庞大的社區支持

Linux作業系統由一個充滿活力的高校developer community开发和維護，他們不眠不休地工作，以确保您在軟件應用程序、安全性更新和錯誤修復方面得到最好的服務。

主要分發如Ubuntu和Debian拥有一个大型的開發者社區和大量的討論區，為用户提供幫助和指導，尤其是在他們遇到困難或挑戰時。

總結

這是 Linux 作業系統及其在不斷演進的計算環境中的地位的鳥瞰 view。不可否认地，Linux 无所不在並且在我們生活的快节奏技術世界中留下了不可磨滅的印记。因此，對於任何希望在競爭激烈的 IT 職業中攀升職業階段的 IT 專業人士來說，具備基本的 Linux 技能是必不可少的。

學習 Linux 將為您打開其他先進 IT 領域（如 DevOps、網絡安全與雲端計算）的大门。在我們接下來的主題中，我們將專注於您需要在學習過程中熟練掌握的基本 Linux 命令。

Become a Linux Foundation Certified IT Associate (LFCA)