Linux 基礎

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。

📁/Root directory

⚙️/binEssential commands

📋/etcConfiguration files

🏠/homeUser home directories

📊/varVariable data

🗑️/tmpTemporary files

📦/usrUser programs

🔍/procProcess information

🔌/devDevice files

The starting point of the whole filesystem. Every directory and file begins here. In Linux, everything is a file, including devices and process information exposed through this directory tree.

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

「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。

lsList files and directories

ls -la /home

cdChange directory

cd /var/log

cpCopy files

cp -r src/ backup/

mvMove or rename

mv old.txt new.txt

rmRemove files

rm -rf dist/

mkdirCreate directories

mkdir -p src/components

findFind files

find . -name "*.js" -type f

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"

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）

Permission number, such as 755

-rwxr-xr-x

Common permission combinations

644Normal file: owner can read/write, others read-only

755Executable file or directory: owner has full access

600Private file: only owner can read/write

777Fully open: not recommended

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 -

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
`>`	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

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 <PID>

# 查看程序開啟的檔案
lsof -p <PID>

# 優雅終止程序（SIGTERM）
kill <PID>

# 強制終止（SIGKILL，最後手段）
kill -9 <PID>

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

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：

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
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
權限模型：Owner/Group/Others × Read/Write/Execute，用數字（如 755）快速設定
Shell 基礎：管線、重定向、環境變數、腳本是自動化的基石
實戰排查：日誌 → 程序 → 網路 → 磁碟，四步定位大部分線上問題

Linux 基礎 ​

1. 檔案系統：一切皆檔案 ​

目錄結構速記 ​

路徑的兩種寫法 ​

2. 常用指令 ​

最常用的 10 個指令 ​

指令組合的藝術 ​

3. 權限模型 ​

讀懂 ls -l 的輸出 ​

權限的三種操作 ​

數字權限速算 ​

sudo：臨時取得超級權限 ​

4. Shell 基礎 ​

管線與重定向 ​

環境變數 ​

Shell 腳本入門 ​

5. 實戰場景 ​

5.1 日誌排查 ​

5.2 程序排查 ​

5.3 網路診斷 ​

5.4 磁碟空間排查 ​

總結 ​

延伸閱讀 ​

Linux 基礎

1. 檔案系統：一切皆檔案

目錄結構速記

路徑的兩種寫法

2. 常用指令

最常用的 10 個指令

指令組合的藝術

3. 權限模型

讀懂 `ls -l` 的輸出

權限的三種操作

數字權限速算

sudo：臨時取得超級權限

4. Shell 基礎

管線與重定向

環境變數

Shell 腳本入門

5. 實戰場景

5.1 日誌排查

5.2 程序排查

5.3 網路診斷

5.4 磁碟空間排查

總結

延伸閱讀