BeagleBone Black教程之BeagleBone Black使用到的Linux基础

BeagleBone Black涉及到的Linux基础

在许多没有Linux相关经验的人看来，Linux看起来非常可怕。一些“好”发行版会给你配备华丽的桌面（例如OpenSUSE使用的KDE和Ubuntu使用的Unity），“差一些”的就配备一些朴素的桌面（例如Xfce），而“没人性”的就只有命令行界面了。实际上Linux并不可怕，可怕的是连尝试的勇气都没有。本章就带你了解一下Linux最基础的命令行和文件系统。在你亲自尝试了其中的每个命令之后，你就会了解到命令行的魔力，同时也为之后的学习打下基础。

BeagleBone Black的命令行

在第2章中，我们的主要任务就是连接BeagleBone，并且得到命令提示符。在命令提示符下，你可以输入命令来执行启动程序、管理文件、更新系统以及编译程序等等的操作。默认情况下，BeagleBone的命令提示符类似这样：

• root@beaglebone:~#

这看似是一串没规律的字符串，但其中大有文章，下面就来一一解释其中的各个部分：

• q  root：这部分用来表示当前的登录用户，这里是root。root用户是一个特殊的用户，它存在于每一个Linux系统中。它也被称作超级用户（superuser）或者系统管理员。当然，越大的能力对应越大的责任——你可以操作操作系统中的任何部分，当然包括修改系统配置以及删除整个系统。这也就印证了计算机界的一句话：再强大的系统也扛不住猪一样的管理员。
• q  beaglebone：这部分用来表示主机名（hostname）。这是网络中其他计算机可以使用这个名字访问到BeagleBone。当然，这个名字并不是固定的，在本章之后的部分将会介绍如何修改它。
• q  ~：这部分用来指示当前工作目录。它是你当在所在文件系统的路径。如果你不指定路径地使用创建文件的命令，那么文件就会创建在这个目录下。波浪号（~）在文件系统中并不存在，它是登录用户home路径的简写方式。例如，如果使用root用户登录，那么它代表路径/root；如果使用debian用户登录，则代表/home/debian。
• q  #：这部分是输入提示符。同时也表示登录的用户是超级用户。如果你使用普通用户登录，它将变为$，如图3.1所示是使用普通用户debian登录时的提示符。

图3.1  普通用户登录

BeagleBone Black文件系统

与其他操作系统类似的，Linux文件系统用来组织文件或文件夹。文件系统的根目录（最高层目录）使用“/”来表示。在根文件系统中，有一些主要的目录被包含在绝大多数Linux系统中，如图3.2所示是BeagleBone上的Debian系统根目录下的子目录。

图3.2  Debian的文件系统

其中几个主要目录的介绍在表3.1中。

表3.1  根文件系统中的主要目录

在介绍了基本的目录结构之后，我们就可以开始探索BeagleBone中Linux的文件系统了。你需要学习的第一个命令是pwd，它用来输出当前工作目录以指示你当前在文件系统中的位置：

• debian@beaglebone:~$ pwd
• /home/debian

上面的输出表明了你当前在所在的目录名为debian。这个目录在home目录下，而home目录在根（/）目录下。

BeagleBone Black改变路径

改变路径使用的命令是cd，例如将当前目录改为根目录：

• debian@beaglebone:~$ pwd            #输出当前工作目录
• /home/debian
• debian@beaglebone:~$ cd /             #进入根目录
• debian@beaglebone:/$ pwd              #再次输出当前工作目录
• /

在执行cd命令之后再执行pwd可以看到当面目录已经变为了根目录（/），同时你应该注意到命令提示符$前面的“~”变成了“/”。当然想要回到用户目录，可以使用“~”也可以使用用户目录的绝对路径“/home/debian”：

• debian@beaglebone:/$ cd ~                       #进入用户目录
• debian@beaglebone:~$ pwd                      #输出当前工作目录
• /home/debian
• debian@beaglebone:~$ cd /home/debian/                #进入/home/debian目录
• debian@beaglebone:~$ pwd            #再次输出当前工作目录
• /home/debian

符号“~”是用户目录的简写，cd命令使用它可以方便地回到用户目录。但cd命令还提供了一种回到用户目录的最简单方式——不指定参数：

• debian@beaglebone:~$ cd /              #进入根目录
• debian@beaglebone:/$ pwd              #输出当前工作目录
• /
• debian@beaglebone:/$ cd                 #进入用户主目录
• debian@beaglebone:~$ pwd            #再次输出当前工作目录
• /home/debian

要切换到当前目录的父目录也非常容易，使用“..”作为cd的参数即可：

• debian@beaglebone:~$ pwd                      #输出当前工作目录
• /home/debian
• debian@beaglebone:~$ cd ..                      #进入当前目录的父目录
• debian@beaglebone:/home$ pwd            #再次输出当前工作目录
• /home
• debian@beaglebone:/home$ cd ..            #进入当前目录的父目录
• debian@beaglebone:/$ pwd                       #再次输出当前工作目录
• /

从上面的一系列命令可以看出，我们使用两次“cd ..”从用户目录返回到了根目录（/）。当然，“..”同样可以像使用普通目录那样使用：

• debian@beaglebone:~$ pwd                      #输出当前工作目录
• /home/debian
• debian@beaglebone:~$ cd ../../tmp          #进入当前工作目录父目录的父目录下的tmp
• debian@beaglebone:/tmp$ pwd                #再次输出当前工作目录
• /tmp

“cd ../../tmp”的含义就是向上走两个目录，然后进入同一目录下的tmp目录。

BeagleBone Black中列出目录下的内容

列出目录下的内容使用ls命令。现在将当前目录导航到根目录，然后使用ls即可查看根目录下的所有子目录：

• debian@beaglebone:/tmp$ cd /                           #进入根目录
• debian@beaglebone:/$ ls                                     #列出目录下的内容
• bin   dev  home  lost+found  mnt  proc  run   selinux  sys  usr
• boot  etc  lib   media       opt  root  sbin  srv      tmp  var

这些目录中的绝大部分都在表3.1中有说明。如果你还想了解这些目录的更多信息，那么可以为ls传递-l参数：

• debian@beaglebone:/$ ls -l
• total 76
• drwxr-xr-x   2                   root root  4096        May 15 10:34            bin
• drwxr-xr-x   3         root root  4096        May 15 10:27            boot
• drwxr-xr-x  14          root root  3640        May 15 10:19            dev
• drwxr-xr-x 106                    root root  4096        Nov 10 15:53            etc
• drwxr-xr-x   3                   root root  4096        May 15 10:52            home
• drwxr-xr-x  15          root root  4096        May 13 21:30            lib
• drwx------   2           root root   16384      May 15 10:19            lost+found
• drwxr-xr-x   2                   root root  4096        Oct 30 13:31             media
• drwxr-xr-x   2                   root root  4096        Apr 20  2014           mnt
• drwxr-xr-x   5                   root root  4096        May 15 10:27            opt
• dr-xr-xr-x 111            root root     0         Jan  1  1970                   proc
• drwx------   4           root root  4096        Oct 30 17:27             root
• drwxr-xr-x  23           root root   740        May 15 10:19            run
• drwxr-xr-x   2                   root root  4096        May 15 10:39            sbin
• drwxr-xr-x   2                   root root  4096        Jun 10  2012                    selinux
• drwxr-xr-x   2                   root root  4096        May 15 10:13            srv
• dr-xr-xr-x   12         root root     0         Jan  1  2000                   sys
• drwxrwxrwt   8        root root  4096        Nov 10 15:17            tmp
• drwxr-xr-x  10          root root  4096        Feb 21  2014                    usr
• drwxr-xr-x  12          root root  4096        May 15 10:32            var

这个列表给出了更全面的信息，包括权限、所有者、大小、修改时间等。

BeagleBone Black创建文件和目录

为了避免破坏文件系统，在继续学习之前我们应该回到我们的用户目录：

• debian@beaglebone:/$ cd
• debian@beaglebone:~$ pwd
• /home/debian

如果你是以root用户登录的，那么可以使用su命令切换到其他用户。BeagleBone使用的Debian系统默认已经创建了一个名为debian的用户，可以使用如下的命令切换：

• su debian

在切换用户之后首先查看当前目录下的内容：

• debian@beaglebone:~$ ls
• bin  Desktop

可以看到，在debian用户的目录下已经有两个文件了。 

创建目录可以使用mkdir命令。下面的命令在当前目录下创建名为myDir的目录：

• debian@beaglebone:~$ mkdir myDir
• debian@beaglebone:~$ ls
• bin  Desktop  myDir

再次使用ls后，可以看到新目录已经被创建。如果你想创建一个新文件，并且向其中写入一些简单的内容，使用如下的命令可以方便地完成：

• debian@beaglebone:~$ echo 'Hello, world!' > hello.txt

上面的语句使用大于符号（>）将“Hello, world!”重定向到了hello.txt文件。由于hello.txt之前并不存在，所以这条命令会创建这个文件，使用ls命令可以看到这个新文件：

• debian@beaglebone:~$ ls
• bin  Desktop  hello.txt  myDir

需要特别注意的是，如果hello.txt文件已经存在，那么前面的命令会清空文件中的内容。cat命令可以将文件中的内容输出：

• debian@beaglebone:~$ cat hello.txt
• Hello, world!

如果你只是想在原来文件内容的基础上追加一些内容，那么需要使用“>>”符号重定向。下面的命令将“Yes!”追加到hello.txt文件中：

• debian@beaglebone:~$ echo 'Yes!' >> hello.txt

使用cat命令再次查看hello.txt文件：

• debian@beaglebone:~$ cat hello.txt
• Hello, world!
• Yes!

可以看到，“Yes!”已经被正确地添加进去。如果你只是想创建一个空文件而不进行任何操作，那么可以使用如下的命令：

• debian@beaglebone:~$ > empty.txt

是的，直接使用重定向符“>”即可，上面的命令在当前目录下建立了名为empty.txt的空文件。使用ls命令即可看到新建的文件：

• debian@beaglebone:~$ ls
• bin  Desktop  empty.txt  hello.txt  myDir

当然，重定向符号不仅仅可以重定向echo，还可以重定向cat的输出，如下的命令就将hello.txt中的内容输入到empty.txt文件中去：

• debian@beaglebone:~$ cat hello.txt > empty.txt

使用cat查看hello.txt和empty.txt的内容：

• debian@beaglebone:~$ cat hello.txt
• Hello, world!
• Yes!
• debian@beaglebone:~$ cat empty.txt
• Hello, world!
• Yes!

可以看到，这两个文件中的内容是完全一致的。前面介绍的这些命令可以创建文件并简单地写入一些内容。如果你想要查看并编辑内容的话，还是使用一个编辑器比较好。在Linux系统中，通常都带有nano编辑器。下面的命令使用nano打开empty.txt文件：

• debian@beaglebone:~$ nano empty.txt

nano是字符界面下的文本编辑器，如图3.3是打开empty.txt文件后的效果。

图3.3  nano编辑器

当然，这个编辑器是不支持鼠标操作的，一切操作都使用键盘完成，一些常用的操作都在屏幕下边做了提示，其中符号“^”表示键盘上的Ctrl键。移动光标可以使用方向键；保存文件使用Ctrl+O；退出nano则使用Ctrl+X。当然，nano可以完成的功能远不像看起来那么简陋，它还可以执行搜索、剪贴板操作以及拼写检查。使用Ctrl+G组合键可以查看更多关于nano的信息。

BeagleBone Black复制、移动（剪切）和重命名文件

在命令行下复制文件使用的命令是cp，在3.2.3节中我们创建了myDir文件夹。下面的命令将hello.txt复制一份到myDir中：

• debian@beaglebone:~$ cp hello.txt myDir

使用ls命令查看myDir目录下的内容：

• debian@beaglebone:~$ ls myDir
• hello.txt

使用cat命令查看hello.txt中的内容：

• debian@beaglebone:~$ cat myDir/hello.txt
• Hello, world!
• Yes!

可以看到hello.txt中的内容与myDir目录外的hello.txt中的内容是一致的。

移动文件的命令与复制命令类似，只不过直接移动文件而不进行复制，使用的命令是mv。在使用这个命令前我们列出当前用户目录下的文件：

• debian@beaglebone:~$ ls
• bin  Desktop  empty.txt  hello.txt  myDir

下面的命令将empty.txt文件移到myDir文件夹中：

• debian@beaglebone:~$ mv empty.txt myDir

执行完成后再次查看当前目录下的文件：

• debian@beaglebone:~$ ls
• bin  Desktop  hello.txt  myDir

可以看到，empty.txt文件已不复存在。查看myDir目录下的文件：

• debian@beaglebone:~$ ls myDir
• empty.txt  hello.txt

可以看到，empty.txt出现在了myDir目录下。

mv命令的一个技巧用法就是重命名文件。在操作之前先确认当前目录下的文件：

• debian@beaglebone:~$ ls
• bin  Desktop  hello.txt  myDir

下面的操作将hello.txt重命名为yes.old：

• debian@beaglebone:~$ mv hello.txt yes.old

再次查看当前目录下的文件：

• debian@beaglebone:~$ ls
• bin  Desktop  myDir  yes.old

可以看到，hello.txt已经被重命名为yes.old。

BeagleBone Black删除文件和目录

rm命令用来删除文件。例如删除yes.old可以使用如下的命令：

• debian@beaglebone:~$ rm yes.old

如果你想删除一个目录以及其中的所有文件，那么可以使用-r选项。下面的命令删除myDir及其下面的所有文件：

• debian@beaglebone:~$ rm -r myDir

需要注意的是，删除后的文件无法恢复，请三思而后行。

BeagleBone Black系统设置

就想其他计算机一样，你可能设置一些选项来符合你的口味，如设置壁纸、设置语言、设置时区等。下面就介绍一些你可能想要设置的项目，其中包括日期和时间、软件安装和更新、修改主机名以及设置密码。

BeagleBone Black日期和时间

现在的绝大多数计算机中都有一个实时时钟，它通过一个后备电池来在电脑关机的时候保持正确的时间。但是不幸的是在BeagleBone中并没有配备这样的设备。也就是说在你刚启动BeagleBone后，它并不知道当前的时间。查看系统中的时间可以使用date命令：

• debian@beaglebone:~$ date
• Mon Nov 10 17:29:34 CST 2014

当然，在系统启动之后就可以正确地计时了，你只需要手动为他设置一个正确的时间即可。但是，每次系统启动都这样做是任何人受不了的。幸运的是，如果将BeagleBone接入互联网，它就可以通过NTP来设置时间。当然，你可能发现你的BeagleBone已经联网了，但是时间还是不正确的。这是因为你还需要进行一些设置。

1.设置时区

你需要做的第一件事情就是设置时区（Timezone）。板子上已经预置了时区的数据库，你需要做的就是将对应的时区链接到/etc/localtime。首先，你应该备份原来的配置，将localtime重命名为localtime.old：

• root@beaglebone:~# mv /etc/localtime /etc/localtime.old

如果你使用的是普通用户，则需要在命名前加上sudo：

• debian@beaglebone:~$ sudo mv /etc/localtime /etc/localtime.old

现在我们就可以查看数据库中允许的时区了：

• debian@beaglebone:~$ ls /usr/share/zoneinfo/
• Africa           Chile              Factory           Iceland         MET             posix           UCT
• America            CST6CDT       GB             Indian          Mexico           posixrules       Universal
• Antarctica        Cuba             GB-Eire          Iran            MST             PRC           US
• Arctic            EET              GMT           iso3166.tab     MST7MDT      PST8PDT     UTC
• Asia            Egypt                       GMT0          Israel           Navajo           right             WET
• Atlantic           Eire                GMT-0          Jamaica                NZ               ROC         W-SU
• Australia         EST              GMT+0         Japan        NZ-CHAT       ROK           zone.tab
• Brazil            EST5EDT        Greenwich       Kwajalein      Pacific              Singapore      Zulu
• Canada      Etc                Hongkong      Libya          Poland           SystemV
• CET           Europe            HST            localtime       Portugal           Turkey

需要注意的是，一些时区可能包含在以洲命名的文件夹中，例如上海，就包含在Asia中：

• debian@beaglebone:~$ ls /usr/share/zoneinfo/Asia/
• Aden           Choibalsan     Irkutsk           Kuwait          Qyzylorda        Tokyo
• Almaty          Chongqing      Istanbul          Macao         Rangoon       Ujung_Pandang
• Amman      Chungking      Jakarta          Macau         Riyadh          Ulaanbaatar
• Anadyr          Colombo       Jayapura       Magadan       Saigon          Ulan_Bator
• Aqtau           Dacca          Jerusalem      Makassar      Sakhalin         Urumqi
• Aqtobe          Damascus     Kabul          Manila          Samarkand     Ust-Nera
• Ashgabat        Dhaka          Kamchatka     Muscat         Seoul           Vientiane
• Ashkhabad     Dili             Karachi         Nicosia        Shanghai       Vladivostok
• Baghdad       Dubai          Kashgar        Novokuznetsk           Singapore       Yakutsk
• Bahrain          Dushanbe       Kathmandu     Novosibirsk     Taipei            Yekaterinburg
• Baku            Gaza                   Katmandu    Omsk        Tashkent        Yerevan
• Bangkok        Harbin         Khandyga      Oral                    Tbilisi
• Beirut            Hebron                 Kolkata        Phnom_Penh Tehran
• Bishkek          Ho_Chi_Minh   Krasnoyarsk  Pontianak       Tel_Aviv
• Brunei           Hong_Kong            Kuala_Lumpur Pyongyang   Thimbu
• Calcutta          Hovd                   Kuching      Qatar           Thimphu

接下来需要做的就是建立localtime到期望时区的符号链接，这里以Shanghai为例：

• root@beaglebone:~# ln -s /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime

如果你使用的是普通用户登录，则需要在命令前加上sudo：

• debian@beaglebone:~$ sudo ln -s /usr/share/zoneinfo/Asia/Shanghai /etc/localtime

符号链接就类似Windows操作系统下的快捷方式。

2.同步时间

在设置完时区以后，就可以手动触发一次时间同步了。在Debian下使用的命令是ntpdate-debian：

• root@beaglebone:/home/debian# ntpdate-debian
• 10 Nov 17:55:25 ntpdate[3536]: adjust time server 202.112.31.197 offset -0.448913 sec

再次执行date即可查看同步后的时间：

• debian@beaglebone:~$ date
• Mon Nov 10 17:57:11 CST 2014

现在，只要BeagleBone上电，时间就会被追踪。BeagleBone同时也将NTP同步设置为每小时执行一次，这就会导致BeagleBone在上电的一段时间内时间不正确。你可以使用上面的命令来强制进行同步。

BeagleBone Black软件安装和更新

如果你的BeagleBone接入和互联网，那么安装或者更新软件和代码库是非常容易的。软件是以包的形式分发的，在Debian下，使用apt-get来进行软件包管理。

apt-get保存了一份最新软件版本的数据库，但是随着时间的推移，这个数据库就过期了。所以，在安装软件包之前，首先需要更新这个数据库。更新的命令非常简单，如下：

• root@beaglebone:~# apt-get update

此时，屏幕会滚动一些字符串以表示正在执行的步骤。如果你想将你安装的软件全部更新到最新版本，则可以执行upgrade命令：

• root@beaglebone:~# apt-get upgrade

这个命令依赖于你的网络状况以及需要更新的软件包的数量，整个处理过程可能会经历相当长的一段时间。

如果你想安装确定的软件或者代码库，你可以使用install参数以及相应软件包的名字，例如安装VIM可以使用如下的命令：

• root@beaglebone:~# apt-get install vim

如果你不想进行upgrade整个系统而只是想升级某个软件，那么可以为upgrade指定要升级的软件包的名字。如下是升级Python的命令：

• root@beaglebone:~# opkg upgrade python

BeagleBone Black修改主机名

默认情况下，BeagleBone使用beaglebone来标识自己，所以你可以在浏览器中使用http://beaglebone.local或者在SSH客户端中使用ssh root@beaglebone.local来访问它。在大多数情况下是不需要修改它的。但是如果在你的路由器中同时接入多个BeagleBone，你就不知道这个主机名对应的板子了。这就需要为他们分别指定一些个性化的名字。

主机名保存在/etc/hostname中，你可以使用cat查看其中的内容：

• root@beaglebone:~# cat /etc/hostname
• beaglebone

要修改主机名非常容易，只需要将你想要的主机名写入hostname即可，可以使用nano也可以使用echo，这里以使用echo演示：

• root@beaglebone:~# echo 'mybeaglebone' > /etc/hostname

上面的命令将板子的主机名改为“mybeaglebone”。需要注意的是主机名只可以包含字母、数字和下划线，不可以包含@、#、$等这些特殊符号。

为了Beaglebone可以认出自己的主机名，还需要修改hosts文件：

• root@beaglebone:~# nano /etc/hosts

hosts文件的内容如图3.4所示。

图3.4  hosts文件

我们需要将其中的“beaglebone”改为对应的主机名，之后保存修改并退出nano。修改完之后，你需要重启Beaglebone。在登录系统之后，就可以看到修改后的主机名了。

BeagleBone Black设置密码

在默认情况下，Debian的root用户是没有设置密码的，如果你只通过USB的方式连接或者在自己的私有网络中使用Beaglebone，那么有没有密码都无所谓。但是如果你将Beaglebone接入公共的互联网，最好还是为它设置一个唯一的密码。

在Linux中，设置和修改密码均使用passwd：

• root@beaglebone:~# passwd
• Enter new UNIX password:                                             #输入的密码不回显
• Retype new UNIX password:                                          #输入的密码不回显
• passwd: password updated successfully

root用户想要设置其他用户的密码可以为passwd命令指定参数，例如下面的命令为debian用户设置密码：

• root@beaglebone:~# passwd debian
• Enter new UNIX password:
• Retype new UNIX password:
• passwd: password updated successfully

BeagleBone Black关机

虽然直接切断Beaglebone的电压也可以关机，但是可能会造成数据丢失或者损坏文件系统。正确关闭Beaglebone的方法是执行shutdown命令：

• root@beaglebone:~# shutdown -h now

上面的命令会使板子立即执行关机命令，当然关机过程需要持续一定的时间。当用户LED不再闪烁并且电源指示灯熄灭的时候，你就可以安全地拔下电源了。当再次将电源接入，板子会再次启动。如果你只是想让板子重启，则只需要执行reboot命令即可：

• root@beaglebone:~#reboot

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