第 3 章 FreeBSD 基础知识

虽然系统控制台可以用于与系统进行交互，但在 FreeBSD 系统的键盘命令行上工作的用户通常会登录到虚拟控制台。这是因为系统消息默认配置为显示在系统控制台上。这些消息会出现在用户正在操作的命令或文件上，使得集中注意力于手头的工作变得困难。

默认情况下，FreeBSD 配置了多个虚拟控制台用于输入命令。每个虚拟控制台都有自己的登录提示符和 Shell ，并且可以轻松地在虚拟控制台之间切换。这基本上提供了在图形环境中同时打开多个窗口的命令行等效功能。

组合键 Alt+F1 到 Alt+F8 已被 FreeBSD 保留用于在虚拟控制台之间切换。使用 Alt+F1 切换到系统控制台（ ttyv0 ），使用 Alt+F2 访问第一个虚拟控制台（ ttyv1 ），使用 Alt+F3 访问第二个虚拟控制台（ ttyv2 ），依此类推。当使用 Xorg 作为图形控制台时，组合键变为 Ctrl+Alt+F1 以返回到基于文本的虚拟控制台。

当从一个控制台切换到下一个控制台时，FreeBSD 会管理屏幕输出。结果是有多个虚拟屏幕和键盘可以用来键入命令以供 FreeBSD 运行。当用户切换到不同的虚拟控制台时，在一个虚拟控制台中启动的程序不会停止运行

请参考 kbdcontrol(1) 、 vidcontrol(1) 、 atkbd(4) 、 syscons(4) 和 vt(4) ，以获取更详细的 FreeBSD 控制台及其键盘驱动程序的技术描述。

在 FreeBSD 中，可用的虚拟控制台数量是在 /etc/ttys 文件的这个部分进行配置的：

要禁用虚拟控制台，请在表示该虚拟控制台的行的开头放置一个注释符号（ # ）。例如，要将可用虚拟控制台的数量从八个减少到四个，请在表示虚拟控制台 ttyv5 到 ttyv8 的最后四行前面放置一个 # 。 不要 注释掉系统控制台 ttyv0 的行。请注意，如果已经安装并配置了 Xorg （如 X Window 系统 中所述），则最后一个虚拟控制台（ ttyv8 ）用于访问图形环境。

有关此文件中每个列的详细描述以及虚拟控制台的可用选项，请参阅 ttys(5) 。

FreeBSD 引导菜单提供了一个标有“单用户启动”的选项。如果选择了这个选项，系统将启动到一个称为“单用户模式”的特殊模式。通常情况下，这个模式用于修复无法启动的系统或者在不知道 root 密码时重置密码。在单用户模式下，网络和其他虚拟控制台是不可用的。然而，系统完全支持 root 访问，并且默认情况下不需要 root 密码。因此，需要有对键盘的物理访问权限才能进入该模式，确定谁对键盘有物理访问权是保护 FreeBSD 系统安全时需要考虑的问题

控制单用户模式的设置位于 /etc/ttys 文件的这个部分。

默认情况下，状态被设置为 secure。这意味着对键盘具有物理访问权限的人要么不重要，要么受到物理安全策略的控制。如果将此设置更改为 insecure，则假设环境本身是不安全的，因为任何人都可以访问键盘。当将此行更改为 insecure 时， FreeBSD 将在用户选择进入单用户模式时提示输入 root 密码。

FreeBSD 控制台的默认视频模式可以调整为 1024x768 、 1280x1024 或其他由图形芯片和显示器支持的尺寸。要使用不同的视频模式，请加载 VESA 模块：

要确定硬件支持哪些视频模式，请使用 vidcontrol(1) 。要获取支持的视频模式列表，请执行以下操作：

该命令的输出列出了硬件支持的视频模式。要选择一个新的视频模式，请使用 vidcontrol(1) 作为 root 用户指定该模式：

如果新的视频模式可接受，可以通过将其添加到 /etc/rc.conf 来在启动时永久设置。

由于所有对 FreeBSD 系统的访问都是通过账户实现的，并且所有进程都是由用户运行的，因此用户和账户管理非常重要。

有三种主要类型的账户：系统账户、用户账户和超级用户账户。

FreeBSD 提供了多种不同的命令来管理用户账户。最常见的命令在 管理用户账户的实用工具 中进行了总结，并附有一些使用示例。有关每个实用程序的更多详细信息和使用示例，请参阅其手册页面。

组是一个用户列表。组由组名称和 GID 标识。在 FreeBSD 中，内核使用进程的 UID 和其所属的组列表来确定该进程被允许做什么。大多数情况下，用户或进程的 GID 通常表示列表中的第一个组。

组名到 GID 的映射在 /etc/group 中列出。这是一个纯文本文件，包含四个由冒号分隔的字段。第一个字段是组名，第二个字段是加密密码，第三个字段是 GID ，第四个字段是逗号分隔的成员列表。有关语法的更完整描述，请参阅 group(5) 。

超级用户可以使用文本编辑器修改 /etc/group 文件，尽管使用 vigr(8) 编辑组文件更为推荐，因为它可以捕捉一些常见的错误。另外，也可以使用 pw(8) 来添加和编辑组。例如，要添加一个名为 teamtwo 的组，并确认它是否存在：

在这个例子中，1100 是 teamtwo 的 GID 。目前，teamtwo 没有成员。这个命令将会把 jru 添加为 teamtwo 的成员。

-M 参数后面是一个逗号分隔的用户列表，用于将这些用户添加到一个新的（空的）组中，或者替换现有组的成员。对于用户来说，这个组成员身份与密码文件中列出的用户的主组不同，而且是额外的。这意味着当使用 groupshow 和 pw(8) 一起查看用户时，用户不会显示为组成员，但是当使用 id(1) 或类似的工具查询信息时，用户会显示为组成员。当使用 pw(8) 将用户添加到组时，它只操作 /etc/group 文件，并不尝试从 /etc/passwd 中读取额外的数据。

在这个例子中， -m 参数后面是一个逗号分隔的用户列表，这些用户将被添加到该组中。与前一个例子不同的是，这些用户会被追加到该组中，而不会替换掉组中已有的用户。

在这个例子中，jru 是 jru 和 teamtwo 组的成员。

有关此命令和 /etc/group 文件的格式的更多信息，请参阅 pw(8) 和 group(5) 。

符号权限使用字符而不是八进制值来为文件或目录分配权限。符号权限使用以下语法： (用户) (动作) (权限) ，可用的值如下：

这些值与 chmod(1) 一起使用，但使用字母而不是数字。例如，以下命令将阻止与 FILE 关联的组的所有成员以及所有其他用户访问 FILE。

当需要对文件进行多组更改时，可以提供逗号分隔的列表。例如，以下命令会移除文件 FILE 的组和 "world" 的写权限，并为所有人添加执行权限：

除了文件权限之外，FreeBSD 还支持使用“文件标志”。这些标志为文件提供了额外的安全性和控制，但不适用于目录。通过文件标志，即使是 root 也可以被阻止删除或更改文件。

使用 chflags(1) 命令可以修改文件标志。例如，要在文件 file1 上启用系统不可删除标志，执行以下命令：

要禁用系统不可删除标志，请在 sunlink 前面加上 "no" ：

要查看文件的标志，可以使用 -lo 与 ls(1) 一起使用：

只有 root 用户才能添加或删除一些文件标志。在其他情况下，文件所有者可以设置其文件标志。有关更多信息，请参阅 chflags(1) 和 chflags(2)。

除了已经讨论过的权限之外，还有三个其他特定的设置，所有管理员都应该了解。它们是 setuid、setgid 和 sticky 权限。

这些设置对于某些 UNIX® 操作非常重要，因为它们提供了通常不授予普通用户的功能。要理解它们，必须注意实际用户 ID 和有效用户 ID 之间的区别。

真实用户 ID 是拥有或启动进程的 UID 。有效 UID 是进程运行的用户 ID 。例如，当用户更改密码时， passwd(1) 以真实用户 ID 运行。然而，为了更新密码数据库，该命令以 root 用户的有效 ID 运行。这使得用户可以在不看到 权限被拒绝 错误的情况下更改密码。

可以通过为用户添加 s 权限来以符号方式添加 setuid 权限，示例如下：

在下面的示例中，也可以通过在权限集前加上数字四（4）来设置 setuid 权限：

suidexample.sh 的权限现在如下所示：

请注意，现在文件所有者的权限集中包含了一个 s，取代了可执行位。这允许使用需要提升权限的实用程序，例如 passwd(1) 。

要实时查看此内容，请打开两个终端。在其中一个终端上，以普通用户身份输入 passwd 。在等待新密码时，检查进程表并查看 passwd(1) 的用户信息。

在终端 A 中：

在终端 B 中：

尽管 passwd(1) 以普通用户身份运行，但它使用的是 root 的有效 UID 。

setgid 权限与 setuid 权限执行相同的功能，只是它改变的是组的设置。当一个应用程序或实用工具以此设置运行时，它将根据拥有文件的组而不是启动进程的用户被授予权限。

要在文件上以符号方式设置 setgid 权限，请使用 chmod(1) 命令为组添加 s 权限。

或者，给 chmod(1) 命令提供一个前缀的数字 2 ：

在下面的清单中，请注意 s 现在位于用于组权限设置的字段中：

setuid 和 setgid 权限位可能会降低系统安全性，因为它们允许提升权限。而第三个特殊权限位，即 sticky bit ，可以增强系统的安全性。

当目录上设置了 粘着位（sticky bit） 时，只允许文件所有者删除文件。这对于防止非文件所有者在公共目录（如 /tmp）中删除文件非常有用。要使用此权限，请将 t 模式添加到文件中：

或者，将权限集以数字 1 作为前缀：

sticky bit 权限将显示为权限集的最后一个字符 t 。

目录和文件存储在文件系统中。每个文件系统在最顶层都包含一个目录，称为该文件系统的根目录。这个根目录可以包含其他目录。一个文件系统被指定为根文件系统或 / 。其他所有文件系统都被挂载在根文件系统下。无论 FreeBSD 系统上有多少个磁盘，每个目录都看起来是同一个磁盘的一部分。

考虑三个文件系统，分别称为 A、B 和 C。每个文件系统都有一个根目录，其中包含两个其他目录，分别称为 A1、A2 （同样也有 B1、B2 和 C1、C2）。

将 A 称为根文件系统。如果使用 ls(1) 命令查看该目录的内容，将显示两个子目录，A1 和 A2。目录树如下所示：

一个文件系统必须被挂载到另一个文件系统的目录上。当将文件系统 B 挂载到目录 A1 上时，B 的根目录将替换 A1，并且 B 中的目录会相应地显示出来：

任何位于 B1 或 B2 目录中的文件可以通过路径 /A1/B1 或 /A1/B2 访问。任何位于 /A1 中的文件都被临时隐藏了。如果从 A 卸载 B，它们将重新出现。

如果 B 被安装在 A2 上，那么图表将如下所示：

路径分别为 /A2/B1 和 /A2/B2。

文件系统可以相互叠加挂载。继续上一个例子，C 文件系统可以被挂载在 B 文件系统中的 B1 目录上方，形成以下的安排：

或者 C 可以直接挂载到 A 文件系统下的 A1 目录中：

完全可以只有一个大的根文件系统，而不需要创建其他文件系统。这种方法有一些缺点和一个优点。

文件系统包含在 分区 中。使用多种分区方案将磁盘划分为分区；参见 [bsdinstall-part-manual]。较新的方案是 GPT ；旧的基于 BIOS 的计算机使用 MBR。GPT 支持将磁盘划分为具有大小、偏移和类型的分区。它支持大量的分区和分区类型，并且在可能的情况下推荐使用。GPT 分区使用磁盘名称加后缀，后缀为 p1 表示第一个分区，p2 表示第二个分区，依此类推。然而，MBR 仅支持少量的分区。在 FreeBSD 中，MBR 分区被称为 slices。 Slices 可以用于不同的操作系统。 FreeBSD slices 使用 BSD 标签进行分区细分（参见 bsdlabel(8)）。

Slice 号码遵循设备名称，以 s 为前缀，从 1 开始。因此，“da0s1”是第一个 SCSI 驱动器上的第一个 slice。一个磁盘上只能有四个物理 slice，但是在适当类型的物理切片内可以有逻辑 slice。这些扩展 slice 从 5 开始编号，因此“ada0s5”是第一个 SATA 磁盘上的第一个扩展 slice。这些设备由希望占用一个 slice 的文件系统使用。

每个 GPT 或 BSD 分区只能包含一个文件系统，这意味着文件系统通常通过其在文件系统层次结构中的典型挂载点或它们所包含的分区的名称来描述。

FreeBSD 还使用磁盘空间作为 交换空间 来提供 虚拟内存。这使得您的计算机可以表现得好像它拥有比实际更多的内存。当 FreeBSD 内存不足时，它将一些当前未使用的数据移动到交换空间，并在需要时将其移回（将其他数据移出）。这被称为 分页。

一些 BSD 分区与特定的约定相关联。

Slices 和“危险专用”物理驱动器包含 BSD 分区，这些分区用字母 a 到 h 表示。这个字母被附加到设备名称上，所以“ da0a”是第一个 da 驱动器上的 a 分区，该驱动器是“危险专用”的。“ada1s3e”是第二个 SATA 磁盘驱动器的第三个 slice 中的第五个分区。

最后，系统上的每个磁盘都有一个标识。磁盘名称以表示磁盘类型的代码开头，然后是一个数字，表示它是第几个磁盘。与分区和切片不同，磁盘编号从 0 开始。常见的代码列在 磁盘设备名称 中。

在引用 slice 中的分区时，请包括磁盘名称、s 、切片编号，然后是分区字母。示例见 示例磁盘、Slice 和分区名称 。 GPT 分区包括磁盘名称、p，然后是分区编号。

磁盘的概念模型 展示了使用 MBR 分区的磁盘布局的概念模型。

在安装 FreeBSD 时，如果使用 MBR，请配置磁盘 slice，并在 slice 内创建用于 FreeBSD 的分区。如果使用 GPT ，请为每个文件系统配置分区。无论哪种情况，都要在每个分区中创建文件系统或交换空间，并决定每个文件系统将被挂载到哪里。有关操作分区的信息，请参阅 gpart(8) 。

在引导过程中（FreeBSD 引导过程），除了包含 noauto 条目的条目外，/etc/fstab 中列出的文件系统会自动挂载。该文件以以下格式包含条目：

请参考 fstab(5) 以获取有关 /etc/fstab 格式及其选项的更多信息。

文件系统使用 mount(8) 进行挂载。最基本的语法如下：

在 /etc/fstab 中列出的文件系统也可以通过提供挂载点来挂载。

该命令提供了许多选项，这些选项在 mount(8) 中有描述。最常用的选项包括：

可以将以下选项作为逗号分隔的列表传递给 -o：

要卸载文件系统，请使用 umount(8) 命令。该命令接受一个参数，可以是挂载点、设备名称、-a 或 -A。

所有的表单都可以使用 -f 来强制卸载，并且使用 -v 来显示详细信息。请注意，一般情况下不建议使用 -f，因为它可能会导致计算机崩溃或者损坏文件系统上的数据。

要卸载所有已挂载的文件系统，或者只卸载在 -t 后面列出的文件系统类型，请使用 -a 或 -A 选项。请注意，-A 选项不会尝试卸载根文件系统。

要查看系统上运行的进程，请使用 ps(1) 或 top(1)。要显示当前正在运行的进程的静态列表，包括它们的进程 ID 、使用的内存量以及启动它们的命令，请使用 ps(1) 。要显示所有正在运行的进程，并每隔几秒更新一次显示，以便交互式地查看计算机正在做什么，请使用 top(1)。

默认情况下，ps(1) 只显示正在运行且由用户拥有的命令。例如：

输出应该类似于以下内容：

ps(1) 的输出被组织成多列。PID 列显示进程 ID。PID 从 1 开始分配，最大为 99999 ，然后重新从头开始分配。然而，如果 PID 已经被使用，它不会被重新分配。TT 列显示程序所在的 tty，STAT 列显示程序的状态。 TIME 是程序在 CPU 上运行的时间。这通常不是程序启动后经过的时间，因为大多数程序在需要在 CPU 上花费时间之前会花费很多时间等待事件发生。最后，COMMAND 是用于启动程序的命令。

有多种不同的选项可用于更改显示的信息。其中最有用的一组是 auxww，其中 a 显示有关所有用户的所有运行进程的信息，u 显示进程所有者的用户名和内存使用情况，x 显示有关守护进程的信息，ww 使 ps(1) 显示每个进程的完整命令行，而不是在屏幕上显示过长时截断它。

top(1) 的输出类似：

输出应该类似于以下内容：

输出分为两个部分。标题部分（前五或六行）显示了最后一个运行的进程的 PID ，系统负载平均值（衡量系统繁忙程度的指标），系统运行时间（自上次重启以来的时间）和当前时间。标题中的其他数字与正在运行的进程数量、已使用的内存和交换空间以及系统在不同 CPU 状态下花费的时间有关。如果加载了 ZFS 文件系统模块，ARC 行将显示有多少数据是从内存缓存中读取而不是从磁盘中读取的。

在标题下面是一系列列，其中包含与 ps(1) 输出类似的信息，例如 PID、用户名、CPU 时间和启动进程的命令。默认情况下，top(1) 还会显示进程占用的内存空间。这被分为两列：总大小和常驻大小。总大小是应用程序所需的内存量，常驻大小是它当前实际使用的内存量。

top(1) 每两秒自动更新显示。可以使用 -s 指定不同的间隔。

与任何正在运行的进程或守护进程进行通信的一种方法是使用 kill(1) 发送一个 信号（signal）。有许多不同的信号；一些具有特定的含义，而其他信号在应用程序的文档中有描述。用户只能向自己拥有的进程发送信号，向他人的进程发送信号将导致权限被拒绝的错误。例外情况是 root 用户，他可以向任何进程发送信号。

操作系统也可以向进程发送信号。如果一个应用程序编写得很糟糕，试图访问它不应该访问的内存， FreeBSD 将向该进程发送“分段违规（Segmentation Violation）”信号（SIGSEGV）。如果一个应用程序被编写成使用 alarm(3) 系统调用，在经过一段时间后被提醒，它将收到“闹钟（Alarm）”信号（SIGALRM）。

有两个信号可以用来停止一个进程：SIGTERM 和 SIGKILL。SIGTERM 是一种礼貌的方式来终止一个进程，因为进程可以读取该信号，关闭可能打开的任何日志文件，并尝试在关闭之前完成正在进行的操作。在某些情况下，如果进程正在执行无法中断的任务，它可能会忽略 SIGTERM 信号。

SIGKILL 无法被进程忽略。向一个进程发送 SIGKILL 通常会立即停止该进程。^[1] 。

其他常用的信号包括 SIGHUP、SIGUSR1 和 SIGUSR2。由于这些是通用的信号，不同的应用程序会有不同的响应。

例如，在更改 Web 服务器的配置文件后，需要告诉 Web 服务器重新读取其配置。重新启动 httpd 将导致 Web 服务器短暂的停机时间。相反，发送 SIGHUP 信号给守护进程。请注意，不同的守护进程会有不同的行为，因此请参考守护进程的文档以确定是否使用 SIGHUP 可以达到所需的结果。

永久更改默认 shell 的最简单方法是使用 chsh 命令。运行此命令将打开在 EDITOR 环境变量中配置的编辑器，默认设置为 vi(1)。将 Shell: 行更改为新 shell 的完整路径。

或者，使用 chsh -s 命令可以在不打开编辑器的情况下设置指定的 shell。例如，要将 shell 更改为 bash：

在提示符处输入您的密码，然后按下 Return 键来更改您的 shell。注销并重新登录以开始使用新的 shell。

UNIX® shell 不仅仅是一个命令解释器，它还是一个强大的工具，允许用户执行命令、重定向输出、重定向输入以及链式组合命令，以提高最终命令的输出。当这种功能与内置命令结合使用时，用户可以获得一个可以最大化效率的环境。

Shell 重定向是将命令的输出或输入发送到另一个命令或文件的操作。例如，要将 ls(1) 命令的输出捕获到文件中，可以使用重定向操作：

目录内容现在将会列在 directory_listing.txt 中。一些命令可以用来读取输入，比如 sort(1) 。要对这个列表进行排序，可以重定向输入：

输入将被排序并显示在屏幕上。要将该输入重定向到另一个文件，可以通过混合方向来重定向 sort(1) 的输出。

在所有之前的示例中，命令都是使用文件描述符进行重定向。每个 UNIX® 系统都有文件描述符，包括标准输入 (stdin)、标准输出 (stdout) 和标准错误 (stderr)。每个文件描述符都有其用途，其中输入可以是键盘或鼠标，提供输入的设备。输出可以是屏幕或打印机上的纸张。而错误则是用于诊断或错误消息的任何内容。这三个都被视为基于 I/O 的文件描述符，有时也被称为流。

通过使用这些描述符， Shell 允许输出和输入在各个命令之间传递，并可以重定向到文件或从文件中读取。另一种重定向的方法是管道操作符。

UNIX® 管道操作符“|”允许将一个命令的输出直接传递或定向到另一个程序。基本上，管道允许将一个命令的标准输出作为另一个命令的标准输入传递，例如：

在这个例子中，directory_listing.txt 的内容将被排序，并且输出将传递给 less(1) 。这使得用户可以按照自己的节奏滚动输出，并防止其滚动到屏幕外。

FreeBSD 包含了由自由软件基金会（FSF）制作的多个应用程序和实用工具。除了手册页，这些程序还可能包括称为 info 文件的超文本文档。可以使用 info(1) 命令或者如果安装了 editors/emacs ，可以使用 emacs 的 info 模式来查看这些文件。

要使用 info(1)，请输入：

要进行简要介绍，请输入 h。要查看快速命令参考，请输入 ?。