章 3. FreeBSD 基礎

接下來的這一章將涵蓋 FreeBSD 作業系統的基本指令及功能。 大部份的內容在 UNIX™-like 作業系統中都是相通的。 如果您對這些內容熟悉的話，可以放心的跳過。 如果您剛接觸 FreeBSD，那您一定要仔細的讀完這章。

讀完這章，您將了解：

如果您沒有將 FreeBSD 設定成開機時自動進入圖形化模式，系統會進入指令登入提示像是這樣的東西：

第一行包含了剛開機完系統的資訊，amd64 代表此範例所使用的系統是執行 64-位元版本的 FreeBSD，這台主機的名稱是 pc3.example.org，ttyv0 代表這是個 "系統 Console"。第二行則是登人的提示訊息。

FreeBSD 是一個多使用者的系統，需要一套可以分辨不同使用者的方法。因此所有的使用者在執行程式之前必須先"登入"系統以取得系統內程式的存取權限。每個使用者都有一組獨一無二的使用者名稱 ("username") 及個人密碼 ("password")。

要登入系統 Console 需輸入在系統安裝時設定的使用者名稱，請參考 新增使用者，並按下 Enter。 接著輸入該使用者名稱的密碼按下 Enter。 輸入的密碼為了安全起見不會顯示在畫面上。

如果您輸入了正確的密碼，您應該會看到今日訊息 (Message of the day, MOTD)，後面接著顯示指令提示字元，依使用者建立時所選擇的 Shell 會有不同的提示字元可能為 #, $ 或者 %。 看到指令提示代表使用者現在已經登入 FreeBSD 系統 Console 且已經準備好可以下指令。

FreeBSD 允許多使用者同時使用電腦，在一次只能有一位使用者坐在電腦螢幕前使用鍵盤操作的同時，可讓任何數量的使用者透過網路登入到系統。每一位要使用該系統的使用者應有自己的帳號。

本章介紹：

在 FreeBSD 中，每個檔案與目都有相關聯的數個權限，且有許多工具可以檢視與修改這些權限。了解權限如何運作是必須的，這可確保使用者能夠存存取它們所需的檔案以及無法不正確的存取供作業系統或其他使用者擁有的檔案。

本節會探討在 FreeBSD 中所用到的傳統 UNIX™ 權限。要做檔案系統存取控制的微調，請參考 存取控制清單。

在 UNIX™，基礎權限透過三種類型的存取來分配：讀取、寫入與執行。這些存取類型用來決定檔案擁有者、群組以及其他人 (其他任何人) 的檔案存取權。讀取、寫入及執行權限可使用 r, w, and x 字母來表示。這些權限也可以使用二進位數字來表示每種權限的開或關 (0)。當以二進位數字來表示時，閱讀的順序為 rwx，其中 r 開啟的值為 4，w 開啟的值為 2 以及 x 開啟的值為 1。

表格 4.1 摘要了可用的數字及可用的字母。當閱讀 "目錄清單標示" 欄位時，- 用來代表該權限設為關閉。

使用 ls(1) 指令時，可以加上 -l 參數， 來檢視詳細的目錄清單。 清單中欄位的資訊包含檔案對所有者、群組及其他人的權限。 在任一個目錄底下執行 ls -l，會顯示如下的結果：

第一個 (最左邊) 的字元用來表示這個檔案的類型為何，除標準檔案以外，尚有目錄、特殊字元裝置、Socket 及其他特殊虛擬檔案裝置， 在此例當中，- 表示該檔案為一個標準的檔案。 範例中接下來的三個字元中，rw- 代表所有者對檔案擁有的權限。 再接下來的三個字元， r-- 則代表群組對檔案擁有的權限， 最後三個字元，r-- 則代表其他人對檔案擁有的權限。 破折號 (-) 表示沒有權限，範例中的這個檔案的權限， 只允許所有者讀取、寫入檔案，群組以及其他人僅能讀取檔案。 根據以上的表格，此種權限的檔案可以使用 644 來表示， 每組數字分別代表檔案的三種權限。

那系統如何控制裝置的權限？ 實際上 FreeBSD 對大多的硬碟裝置就如同檔案，程式可以開啟、讀取以及寫入資料如一般檔案。 這些特殊裝置檔案都儲存於 /dev/ 目錄中。

目錄也同如檔案，擁有讀取、寫入及執行的權限， 但在執行權限上與檔案有明顯的差異。 當目錄被標示為可執行時，代表可以使用 cd(1) 指令切換進入該目錄。 也代表能夠存取在此目錄之中的已知檔名的檔案，但仍會受限於檔案本身所設定的權限。

要能夠列出目錄內容，必須擁有目錄的讀取權限。 要刪除已知檔名的檔案，必須擁有檔案所在目錄的寫入 以及 執行的權限。

還有一些權限位元，但這些權限主要在特殊情況使用，如 setuid 執行檔及 sticky 目錄。 如果您還想知道更多檔案權限的資訊及使用方法，請務必參閱 chmod(1)。

認識 FreeBSD 的目錄架構，就可對系統有概略的基礎理解。 最重要的莫過於整個目錄的根目錄，就是 "/" 目錄， 該目錄會在開機時最先掛載 (mount)，裡面會有開機所會用到必備檔案。 此外，根目錄還有紀錄其他檔案系統的掛載點相關設定。

「掛載點」就是讓新增的檔案系統，能接到上層的檔案系統 (通常就是「根目錄」檔案系統) 的目錄。 在 磁碟組織 這邊對此有更詳細介紹。 標準的掛載點包括了 /usr/, /var/, /tmp/, /mnt/ 以及 /cdrom/。 這些目錄通常會記錄在 /etc/fstab 設定檔內。 /etc/fstab 是記錄各檔案系統及相關掛載點的表格。 大部分在 /etc/fstab 有記錄的檔案系統，會在開機時由 rc(8) Script 來自動掛載，除非它們有設定 noauto 選項。 其中細節說明可參閱 fstab 檔。

有關檔案系統架構的完整說明可參閱 hier(7)。 現在呢，讓我們大致先一窺常見的目錄有哪些吧。

FreeBSD 用來尋找檔案的最小單位就是檔案的名稱了。 檔案的名稱有大小寫之分，所以說 readme.txt 和 README.TXT 是兩個不同的檔案。 FreeBSD 並不使用副檔名 (.txt) 來判別這是一個程式檔、文件檔或是其他類型的檔案。

檔案存在目錄裡面。 一個目錄中可能沒有任何檔案，也可能有好幾百個檔案。 目錄之中也可以包含其他的目錄； 您可以建立階層式的目錄以便資料的管理。

檔案或目錄的對應是藉由給定的檔案或目錄名稱，然後加上正斜線符號 (/)；之後再視需要加上其他的目錄名稱。 如果您有一個目錄 foo ，裡面有一個目錄叫作 bar，這個目錄中又包含了一個叫 readme.txt 的檔案，那麼這個檔案的全名，或者說檔案的路徑 (Path)就是 foo/bar/readme.txt。注意這與 Windows™ 用來分隔檔案與目錄名稱所使用的 \ 不同，且 FreeBSD 在路徑上並不使用磁碟機代號或其他磁碟機名稱，意思是，在 FreeBSD 上不會有人輸入 c:\foo\bar\readme.txt 這種路徑。

目錄及檔案儲存在檔案系統 (File system) 之中。 每個檔案系統都有唯一一個最上層的目錄，叫做根目錄 (Root directory)。 然後在這個根目錄下面才能有其他的目錄。其中一個檔案系統會被指定成為根檔案系統 (Root file system) 或 /，其他的檔案系統均會掛載 (Mount) 在該根檔案系統之下，不論在 FreeBSD 有多少個磁碟，所有目錄都會成為該磁碟的一部份。

假設您有三個檔案系統，分別叫作 A, B 及 C。 每個檔案系統都包含兩個目錄，叫做 A1, A2 (以此類推得 B1, B2 及 C1, C2)。

稱 A 為主要的檔案系統；如果您用 ls(1) 指令查看此目錄的內容，您會看到兩個子目錄： A1 及 A2，如下所示：

一個檔案系統必須以目錄形式掛載於另一個檔案系統上。 因此，假設您將 B 掛載於 A1 之上，則 B 的根目錄就變成了 A1，而在 B 之下的任何目錄的路徑也隨之改變：

在 B1 或 B2 目錄中的任何檔案必須經由路徑 /A1/B1 或 /A1/B2 才能達到。 所有原來在 /A1 中的檔案會暫時被隱藏起來，直到 B 被卸載 (Unmount) 後才會再顯現出來。

如果 B 掛載在 A2 之上，則會變成：

上面的路徑分別為 /A2/B1 及 /A2/B2。

檔案系統可以掛在其他檔案系統的目錄之上。 延續之前的例子，C 檔案系統可以掛在檔案系統 B 的 B1 目錄之上，如圖所示：

或者 C 直接掛載於 A 的 A1 目錄之上：

您可以使用單一的一個大的根檔案系統而不建立其他的檔案系統。 這樣有好處也有有壞處。

檔案系統放在分區 (Partition) 中。 因為 FreeBSD 承襲 UNIX™ 架構，這邊講的分區和一般提到的分割區 (例如 MS-DOS™ 分割區) 不同。每一個分區由一個代號 (字母) 表示，從 a 到 h。 每個分區只能含有一個檔案系統，因此在表示檔案系統時，除了用該檔案系統的常用的掛載點表示外，也可以使用該檔案系統所在的分區來表示。

FreeBSD 也會使用磁碟空間作為交換空間 (Swap space) 來提供虛擬記憶體 (Virtual memory)。 這讓您的電腦好像擁有比實際更多的記憶體。 當 FreeBSD 的記憶體用完的時候，它會把一些目前沒用到的資料移到交換空間，然後在用到的時候移回去 (同時移出部份沒用到的)。

有些分割區有特定的使用慣例。

在 FreeBSD 的磁碟會分割成數個切割區 (Slice)，如同 Windows™ 中由編號 1 到 4 表示的分割區。這些切割區會再分成數個分區，每個分區內含檔案系統，且會使用字母來標示。

切割區的編號在裝置名稱後面，會先以 s 為字首，然後從 1 開始編號。 因此 "da0s1" 是指第一個 SCSI 硬碟的第一個切割區。 一個磁碟上只能有四個實體切割區，但是在實體切割區中放進適當類型的邏輯切割區。這些延伸的切割區編號會從 5 開始，所以 "ada0s5" 是第一個 SATA 硬碟上的第一個延伸切割區。因此可以預期這些由檔案系統使用的裝置 (Device) 上均會各別佔據一個切割區。

切割區、"危險專用 (Dangerously dedicated)" 的實體磁碟機以及其他內含分割區 (Partition) 的磁碟都是以字母 a 到 h 來表示。 字母會接在裝置名稱的後面，因此 "da0a" 是第一顆 "dangerously dedicated" 磁碟機 da 上的 a 分割區。 而 "ada1s3e" 則是第二顆 SATA 硬碟上第三個切割區的第五個分區。

終於，我們可以辨識系統上的每個磁碟了，一個磁碟的名稱會有一個代碼來表示這個磁碟的類型，接著是一個表示這是那一個磁碟的編號。不像切割區，磁碟的編號從 0 開始。常見的代碼可以參考 磁碟裝置名稱。

當要參照一個分區的時候，需包含磁碟機名稱、s、切割區編號以及分區字母。範例可以參考 磁碟、切割區及分區命名範例。

磁碟的概念模型 示範了一個基本的磁碟配置，相信對您有些幫助。

要安裝 FreeBSD，您必須先建置磁碟的切割區，接著於切割區中建立要給 FreeBSD 用的分區。 最後在這些分區中建立檔案系統 (或交換空間) 並決定要將這些檔案系統掛載於哪裡。

檔案系統就像一顆樹。/ 就像是樹根，而 /dev，/usr 以及其他在根目錄下的目錄就像是樹枝，而這些樹枝上面又還有分支，像是 /usr/local 等。

因為某些原因，我們會將一些目錄分別放在不同的檔案系統上。 如 /var 包含了可能會滿出來的 log/，spool/ 等目錄以及各式各樣的暫存檔。 把根檔案系統塞到滿出來顯然不是個好主意，所以我們往往會比較傾向把 /var 從 / 中拉出來。

另一個常見到把某些目錄放在不同檔案系統上的理由是： 這些檔案在不同的實體或虛擬磁碟機上。 像是網路檔案系統 (Network File System) 詳情可參考 網路檔案系統 (NFS) 或是光碟機。

FreeBSD 是一個多工的作業系統，也就是說在同一時間內可以跑超過一個程式。 每一個正在花時間跑的程式就叫做程序 (Process)。 您下的每個指令都至少會開啟一個新的程序， 而有些系統程序是一直在跑以維持系統正常運作的。

每一個程序都有一個獨一無二的數字叫做 程序代號 (Process ID, PID)，而且就像檔案一樣，每一個程序也有擁有者及群組。 擁有者及群組的資訊是用來決定什麼檔案或裝置是這個程序可以開啟的 (前面有提到過檔案權限)。 大部份的程序都有父程序。 父程序是開啟這個程序的程序，例如：您對 Shell 輸入指令，Shell 本身就是一個程序，而您執行的指令也是程序。 每一個您用這種方式跑的程序的父程序都是 Shell。 有一個特別的程序叫做 init(8) 是個例外，在 FreeBSD 開機的時候 init 會自動地被開啟，init 永遠是第一個程序，所以他的 PID 一直都會是 1。

有些程式並不是設計成一直在接收使用者的輸入的， 而是在開始執行的時候就從中斷與終端機的連線。 例如說， 網頁伺服器整天都在回應網頁方面的要求，它通常不需要您輸入任何東西。 另外，像是把信從一個站傳送到另一個站的程式，也是這種類型的應用程式。我們把這種程式稱作 Daemon。 Daemon 一詞是來自是希臘神話中的角色：祂們既不屬於善良陣營或邪惡陣營，祂們在背地裡做一些有用的事情。這也就是為何 BSD 的吉祥物，是一隻穿著帆布鞋拿著三叉耙的快樂小惡魔的原因。

通常來說做為 Deamon 執行的程式名字後面都會加一個字母 "d"。 BIND 是 Berkeley Internet Name Domain 的縮寫，但實際上執行的程式名稱是 named、Apache 網頁伺服器的程式名稱是 httpd、行列式印表機緩衝服務 (Line Printer Spooling) Daemon 是 lpd，依此類推。 但這是習慣用法，並沒有硬性規定，例如 Sendmail 主要的寄信 Daemon 是叫做 sendmail 而不是 maild。

Shell 提供了指令列介面可用來與作業系統互動，Shell 負責從輸入的頻道接收指令並執行它們。 多數 Shell 也內建一些有助於日常工作的功能，像是檔案管理、檔案搜尋、指令列編輯、指令巨集以及環境變數等。 FreeBSD 有內附了幾個 Shell，包含 Bourne Shell (sh(1))，與改良版的 C-shell (tcsh(1))。 還有許多其他的 Shell 可以從 FreeBSD Port 套件集中取得，像是 zsh 以及 bash 等。

要用哪個 Shell 牽涉到每個人的喜好。 如果您是一個 C 程式設計師，那對於使用像是 tcsh(1) 這種 C-like 的 shell 可能會感到較容易上手。 如果是 Linux™ 的使用者，那您也許會想要用 bash。 每一個 Shell 都有自已獨特之處，至於這些特點能不能符合使用者的喜好，就是您選擇 shell 的重點了。

常見的 Shell 功能之一就是檔名自動補齊。 首先輸入指令或檔案的前幾個字母，然後按下 Tab 鍵，Shell 就會自動把指令或是檔案名稱剩餘的部份補齊。 假設您有兩個檔案分別叫作 foobar 及 football。 要刪掉 foobar，那麼可以輸入 rm foo 然後按下 Tab 來補齊檔名。

但 Shell 只顯示了 rm foo，這代表它沒有辦法完全自動補齊檔名，因為有不只一個檔名符合條件。 foobar 和 football 都是 foo 開頭的檔名。 有一些 Shell 會有嗶的音效或者顯示所有符符條件的檔名。 使用者只需要多打幾個字元來分辦想要的檔名。 輸入 t 然後再按 Tab 一次，那 Shell 就能夠替您把剩下的檔名填滿了。

Shell 的另一項特點是使用了環境變數。 環境變數是以變數與鍵值 (Variable/Key) 的對應關係儲存於 Shell 的環境，任何由該 Shell 所產生的程序都可以讀取此環境變數， 因此環境變數儲存了許多程序的設定。 常用環境變數 提供了常見的環境變數與其涵義的清單。 請注意環境變數的名稱永遠以大寫表示。

在不同的 Shell 底下設定環境變數的方式也有所不同。 在 tcsh(1) 和 csh(1)，使用 setenv 來設定環境變數。 在 sh(1) 和 bash 則使用 export 來設定目前環境的變數。 以下範例將 tcsh(1) Shell 下的 EDITOR 環境變數從預設值更改為 /usr/local/bin/emacs：

相同功能的指令在 bash 下則是：

要展開以顯示目前環境變數中的值，只要在指令列輸入環境變數之前加上 $ 字元。 舉例來說，echo $TERM 會顯示出目前 $TERM 的設定值。

Shell 中有特殊字元用來表示特殊資料，我們將其稱作 Meta-character。 其中最常見的 Meta-character 是 * 字元，它代表了檔名中的任意字元。 Meta-character 可以用在搜尋檔名，舉例來說，輸入 echo * 會和輸入 ls 得到幾乎相同的結果，這是因為 shell 會將所有符合 * 字元的檔案由 echo 顯示出來。

為了避免 Shell 轉譯這些特殊字元，我們可以在這些特殊字元前放一個反斜線 (\) 字元使他們跳脫 (Escape) Shell 的轉譯。舉例來說，echo $TERM 會印出你目前終端機的設定， echo \$TERM 則會直接印出 $TERM 這幾個字。

在 FreeBSD 中有許多設定必須透過編輯文字檔完成。 因此，若能熟悉文字編輯器是再好不過的。 FreeBSD 本身就內建幾種文字編輯器， 您也可以透過 Port 套件集來安裝其他的文字編輯器。

最簡單易學的文字編輯器叫做 ee(1)，意為簡易的編輯器 (Easy Editor)。 要開始使用這個編輯器， 只需輸入 ee filename，其中 filename 代表你想要編輯的檔案名稱。 在編輯器中， 所有編輯器的功能與操作都顯示在螢幕的上方。 其中的插入符號 (^) 代表鍵盤上的 Ctrl 鍵，所以 ^e 代表的是 Ctrl+e。 若要結束 ee(1)，請按下 Esc 鍵，接著選擇 "leave editor" 即可。 此時如果該檔案有修改過，編輯器會提醒你是否要存檔。

FreeBSD 同時也內建功能強大的文字編輯器，像是vi(1)。 其他編輯器如 editors/emacs 及 editors/vim 則由 FreeBSD Port 套件集提供。 這些編輯器提供更強的功能，但是也比較難學習。 長期來看學習 vim 或 Emacs 會在日後為您省下更多的時間。

有許多應用程式在修改檔案或需要輸入時會自動開啟文字編輯器，要更改預設的編輯器可設定 EDITOR 環境變數如 Shell 所說明。

裝置 (Device) 一詞大多是跟硬體比較有關的術語，包括磁碟、印表機、顯示卡和鍵盤。 FreeBSD 開機過程當中，開機訊息 (Boot Message) 中主要是會列出偵測到的硬體裝置，開機訊息的複本也會存放在 /var/run/dmesg.boot。

每一個裝置都有一個裝置名稱及編號，舉例來說 ada0 是第一台 SATA 硬碟，而 kbd0 則代表鍵盤。

在 FreeBSD 中大多數的裝置必須透過裝置節點 (Device Node) 的特殊檔案來存取，這些檔案會放置在 /dev。

在 FreeBSD 中，最詳細的文件莫過於操作手冊。 幾乎在系統上所有程式都會有簡短的操作手冊來介紹該程式的基本操作以及可用的參數。 這些操作手冊可以使用 man 指令來檢視：

其中 command 想要瞭解指令的名稱。 舉例，要知道 ls(1) 的詳細用法，就可以打：

操作手冊被分成很多個章節，每個章節有不同的主題。 在 FreeBSD 中操作手冊有以下章節：

有些情況會有同樣主題會同時出現在不同章節。 舉個例子，系統內會有 chmod 使用者指令，但同時也有 chmod() 系統呼叫。 在這種情況，要告訴 man(1) 要查詢的章節編號：

如此一來就會查詢使用者指令 chmod(1)。 通常在寫文件時會把有參考到特定章節的號碼寫在括號內。 所以 chmod(1) 就是指使用者指令，而 chmod(2) 則是指系統呼叫。

若不曉得操作手冊的名稱，可以使用 man -k 來以關鍵字查詢所有操作手冊的描述：

這個指令會顯示所有描述中有使用到關鍵字 "mail" 的指令。 這等同使用 apropos(1)。

想要閱讀所有在 /usr/bin 底下的指令說明則可輸入：

或