本书以应用为导向，基于新版Ubuntu，介绍Linux操作系统的基础知识及其在区块链、大数据和人工智能等场景中的应用。全书共13章，分为Linux操作系统基础篇、系统管理篇、Linux操作系统开发篇、前沿应用篇4个部分。部分主要包括：Linux操作系统概述、图形界面基础、Linux操作系统命令行基础。第二部分主要包括：文件和目录管理、用户和组管理、磁盘存储管理、进程管理、软件包管理。第三部分主要包括：Shell编程和Linux C编程。第四部分主要通过实例介绍Linux操作系统在区块链、大数据和人工智能等场景中的应用。

本书可作为高等院校软件工程、计算机科学与技术、物联网工程、数据科学与大数据技术、智能科学与技术、网络工程、通信工程、电子信息工程等专业的教材，也可供广大Linux操作系统爱好者学习使用，还可作为其他IT从业人员的参考书。

（1）基于新版Ubuntu，侧重讲解Linux不同发行版的共性技术。

（2）应用导向，案例式教学，多层次演示实战技巧。

（3）详解Linux在区块链、大数据和人工智能等前沿场景中的应用案例。

（4）配套PPT、教案、教学大纲、案例源代码、课后习题答案等教辅资源。

（5）图文并茂，共含约600幅图片，方便读者快速入门。

张平： 湖南工商大学计算机与信息工程学院双师型教师，博士，副教授，硕士研究生导师；主持湖南省教改项目等科研/教研项目多项，在CCF推荐的期刊上发表SCI论文若干篇；理论功底扎实、实践经验颇丰。

【第 一部分】Linux操作系统基础篇



第　1章 Linux操作系统概述　2

1.1　什么是Linux　3

1.2　Linux操作系统的发展历史　3

1.2.1　UNIX操作系统的发展历史　3

1.2.2　类UNIX操作系统的发展历史　3

1.2.3　Linux操作系统的诞生　4

1.2.4　GNU和GPL概述　4

1.2.5　Linux操作系统的发展　4

1.3　Linux操作系统的版本　5

1.3.1　Linux内核　5

1.3.2　Linux发行版　5

1.3.3　代表性的Linux发行版　5

1.3.4　Linux发行版市场占有率分析　7

1.4　Linux操作系统的主要应用领域　7

1.4.1　传统企业级服务器领域　7

1.4.2　智能手机、平板电脑、上网本等移动终端　8

1.4.3　物联网、车联网等应用场景　8

1.4.4　面向日常办公的桌面应用场景　8

1.4.5　云计算、区块链、大数据、深度学习等应用场景　8

1.5　本章小结　9

习题1　9



第　2章 图形界面基础　10

2.1　图形界面概述　11

2.1.1　X Window System　11

2.1.2　KDE和GNOME　11

2.1.3　Unity桌面环境　12

2.2　Ubuntu操作系统安装　12

2.2.1　下载版本的Ubuntu镜像文件　12

2.2.2　安装Ubuntu　12

2.3　Ubuntu图形界面基础　19

2.3.1　桌面环境概述　19

2.3.2　常见应用程序　19

2.3.3　系统基本设置　22

2.4　本章小结　22

习题2　22



第3章　Linux操作系统命令行基础　23

3.1　Linux Shell概述　24

3.1.1　Shell简介　24

3.1.2　Bash简介　24

3.2　打开Linux操作系统命令行界面　25

3.3　命令行界面简介　25

3.3.1　Linux操作系统命令提示符　25

3.3.2　使用终端仿真器执行Linux命令　25

3.3.3　使用root权限　26

3.4　Shell的基本用法　27

3.4.1　Linux命令语法格式　27

3.4.2　命令自动补全　28

3.4.3　强制中断命令运行　29

3.4.4　命令历史记录　29

3.5　Shell高阶技巧　32

3.5.1　管道　32

3.5.2　重定向　33

3.5.3　命令排列　35

3.5.4　命令续行　36

3.5.5　命令替换　36

3.5.6　命令别名　37

3.6　Linux命令行帮助系统　38

3.6.1　使用man命令获取帮助　38

3.6.2　使用info命令获取帮助　38

3.6.3　使用--help选项获取帮助　39

3.7　本章小结　39

习题3　40



【第二部分】系统管理篇



第4章　文件和目录管理　42

4.1　Linux文件基础　43

4.2　Linux文件类型　43

4.3　Linux目录基础　45

4.4　文件操作命令　45

4.4.1　创建空文件命令touch　45

4.4.2　文件复制命令cp　47

4.4.3　文件链接命令ln　49

4.4.4　文件移动命令mv　50

4.4.5　文件删除命令rm　53

4.5　目录操作命令　55

4.5.1　显示当前路径命令pwd　55

4.5.2　改变工作目录命令cd　55

4.5.3　列出目录内容命令ls　56

4.5.4　创建目录命令mkdir　57

4.5.5　删除目录命令rmdir　59

4.6　本章小结　61

习题4　61



第5章　用户和组管理　62

5.1　用户账户基础　63

5.1.1　Linux用户账户　63

5.1.2　Ubuntu用户账户　63

5.2　用户配置文件　64

5.2.1　/etc/passwd文件　64

5.2.2　/etc/shadow文件　65

5.3　用户账户管理命令　65

5.3.1　新建用户账户命令useradd和adduser　65

5.3.2　修改用户账户命令passwd、

usermod和chage　70

5.3.3　删除用户账户命令userdel和deluser　75

5.4　组账户基础　78

5.5　组账户配置文件　79

5.5.1　/etc/group文件　79

5.5.2　/etc/gshadow文件　79

5.6　组账户管理命令　80

5.6.1　创建组账户命令groupadd和addgroup　80

5.6.2　修改组账户属性命令groupmod　84

5.6.3　删除组账户　85

5.6.4　管理组账户命令gpasswd　87

5.7　本章小结　89

习题5　89



第6章　磁盘存储管理　90

6.1　磁盘存储管理概述　91

6.1.1　磁盘分区简介　91

6.1.2　格式化简介　91

6.2　Linux磁盘分区管理　91

6.2.1　磁盘及磁盘分区命名规则　91

6.2.2　磁盘分区管理命令fdisk　92

6.3　Linux文件系统管理　102

6.3.1　Linux支持的文件系统格式　102

6.3.2　创建文件系统命令mkfs　102

6.3.3　创建文件系统的其他工具　104

6.4　文件系统的挂载和卸载　105

6.4.1　挂载磁盘分区命令mount　105

6.4.2　卸载磁盘分区命令umount　107

6.5　文件系统检查维护命令　109

6.5.1　文件系统的检查和修复命令fsck　109

6.5.2　查看磁盘使用情况命令df　110

6.5.3　查看文件和目录的磁盘使用情况命令du　112

6.6　本章小结　114

习题6　114



第7章　进程管理　115

7.1　Linux进程概述　116

7.1.1　进程的概念　116

7.1.2　程序和进程　116

7.1.3　进程的状态　116

7.1.4　进程的分类　116

7.1.5　进程优先级　116

7.2　进程状态监测　117

7.2.1　静态监控：查看当前进程状态的命令ps　117

7.2.2　动态监控：持续监测进程运行状态的命令top　120

7.2.3　查看进程树命令pstree　121

7.2.4　列出进程打开文件信息的命令lsof　124

7.3　进程状态控制　126

7.3.1　调整进程优先级的命令nice　126

7.3.2　改变运行进程优先级的命令renice　129

7.3.3　向进程发送信号的命令kill　130

7.3.4　通过名字杀死进程的命令killall　132

7.4　进程启动与作业控制　134

7.4.1　进程的启动　135

7.4.2　进程的挂起　135

7.4.3　使用jobs命令显示任务状态　136

7.4.4　使用fg命令将任务移至前台　137

7.4.5　使用bg命令将任务移至后台　137

7.4.6　使用nohup命令启动脱离终端运行的任务　138

7.5　本章小结　140

习题7　140



第8章　软件包管理　141

8.1　Linux软件包管理概述　142

8.1.1　软件包管理简史　142

8.1.2　Linux操作系统中的软件安装方式　142

8.1.3　软件包管理工具　142

8.2　apt　143

8.2.1　apt概述　143

8.2.2　配置apt源　143

8.2.3　apt命令基本用法　144

8.2.4　apt命令操作实例　145

8.3　使用二进制包安装程序　148

8.3.1　适用场景　148

8.3.2　应用实例　148

8.4　使用源代码安装程序　152

8.4.1　基本流程　153

8.4.2　应用实例　153

8.5　本章小结　157

习题8　157



【第三部分】Linux操作系统开发篇



第9章　Shell编程　160

9.1　Shell编程概述　161

9.1.1　什么是Shell脚本　161

9.1.2　Shell编程基本步骤　161

9.1.3　Shell入门实例　161

9.1.4　运行Shell脚本的几种方法　162

9.2　Shell变量　163

9.2.1　变量定义和访问　163

9.2.2　变量类型　165

9.2.3　变量值输出　167

9.2.4　变量值输入　168

9.2.5　数组　169

9.3　表达式　170

9.3.1　算术表达式　170

9.3.2　逻辑表达式　170

9.4　Shell控制结构　172

9.4.1　分支结构：if语句　172

9.4.2　分支结构：case语句　175

9.4.3　循环结构：for语句　176

9.4.4　循环结构：while语句和until语句　179

9.5　Shell函数　180

9.5.1　函数的定义　180

9.5.2　函数调用与参数传递　181

9.5.3　函数的返回值　182

9.6　Shell进阶　183

9.6.1　数值比较运算符　183

9.6.2　逻辑运算符　185

9.6.3　字符串检测和比较运算符　187

9.6.4　文件测试运算符　188

9.7　本章小结　190

习题9　191



第　10章 Linux C编程　192

10.1　概述　193

10.2　gcc编译　193

10.2.1　gcc编译器　193

10.2.2　gcc命令基本用法　194

10.2.3　gcc使用实例　195

10.3　gdb调试　200

10.3.1　gdb常用内部命令　200

10.3.2　gdb使用实例　201

10.4　make编译　205

10.4.1　make和Makefile概述　205

10.4.2　Makefile语法基础　205

10.4.3　Makefile文件实例：基础版　206

10.4.4　make编译的基本步骤　207

10.4.5　Makefile文件实例：进阶版　208

10.4.6　make命令综合实例　208

10.5　Makefile文件自动生成技术　211

10.6　autotools和make综合应用　212

10.7　本章小结　216

习题10　216



【第四部分】前沿应用篇



第　11章 区块链　218

11.1　区块链概述　219

11.1.1　区块链的基本含义　219

11.1.2　区块链的分类　219

11.2　区块链基础环境准备　220

11.2.1　下载Go语言包　220

11.2.2　安装配置Go语言环境　221

11.3　安装区块链开发平台　222

11.3.1　添加ppa安装源　222

11.3.2　更新软件包信息　223

11.3.3　安装ethereum　223

11.4　部署区块链项目　223

11.4.1　添加区块链账户　224

11.4.2　部署区块链项目的具体步骤　225

11.4.3　创建工作目录　230

11.4.4　初始化区块链项目　230

11.5　运行维护区块链项目　231

11.5.1　运行维护实例概述　231

11.5.2　启动区块链项目交互界面　231

11.5.3　区块链项目的运行与维护　231

11.5.4　区块链平台进程监测　233

11.5.5　区块链平台日志监测　234

11.6　代表性的区块链应用实例　234

11.7　本章小结　235

习题11　235



第　12章 大数据　236

12.1　大数据概述　237

12.2　大数据核心技术介绍　237

12.2.1　Hadoop　237

12.2.2　HDFS　237

12.2.3　MapReduce　237

12.3　大数据基础环境准备　238

12.3.1　更新软件包信息　238

12.3.2　安装配置Java环境　238

12.3.3　安装配置SSH　240

12.4　安装大数据开发平台　241

12.4.1　下载Hadoop安装包　241

12.4.2　安装配置Hadoop环境　242

12.4.3　Hadoop的运行模式　244

12.5　单机模式下的大数据项目实例　244

12.5.1　新建工程目录　244

12.5.2　准备数据文件　244

12.5.3　配置环境变量　245

12.5.4　浏览Hadoop实例　245

12.5.5　测试Hadoop实例　246

12.5.6　查看测试效果　246

12.6　伪分布式模式下的大数据项目实例　247

12.6.1　修改core-site.xml　248

12.6.2　修改hdfs-site.xml　249

12.6.3　NameNode初始化　249

12.6.4　启动Hadoop　250

12.6.5　查看启动的Hadoop进程　251

12.6.6　运行Hadoop伪分布式实例　252

12.6.7　关闭Hadoop　257

12.6.8　再次启动hadoop　257

12.7　本章小结　258

习题12　258



第　13章 人工智能　259

13.1　基础环境准备　260

13.1.1　概述　260

13.1.2　安装Anaconda　260

13.1.3　conda基本用法　262

13.2　机器学习开发环境配置　264

13.2.1　机器学习概述　264

13.2.2　Scikit-learn的安装　264

13.2.3　测试安装是否成功　264

13.2.4　更新或者卸载Scikit-learn　265

13.3　机器学习应用实例　265

13.3.1　实例概述　265

13.3.2　环境准备　266

13.3.3　实例详解　266

13.4　深度学习开发环境配置　267

13.4.1　深度学习概述　267

13.4.2　TensorFlow简介　268

13.4.3　安装TensorFlow　268

13.4.4　测试是否安装成功　268

13.5　深度学习应用实例　269

13.5.1　实例概述　269

13.5.2　实例详解　269

13.5　本章小结　272

习题13　272