Learning Objectives
- 說明檔案系統的作用,比較 ext3、ext4 與 xfs,知道 Ubuntu 預設使用 ext4
- 依步驟下載 Ubuntu 安裝映像檔、建立虛擬機並完成安裝
- 安裝完成後確認網路已經可以使用(Internet Ready)
- 說明 Ubuntu 預設用一般帳號登入、以 sudo 取得管理權限的設計,並用指令查看帳號與檔案系統
安裝時會遇到的三個選擇
Ubuntu 的安裝程式是圖形介面(伺服器版是文字選單),照著畫面一步一步按「下一步」就能完成,和安裝 Windows 很像。 過程中真正需要你理解的有三件事:
- 磁碟要怎麼格式化:安裝程式會把(虛擬)硬碟格式化成某一種檔案系統
- 網路:安裝時能連上網路,裝好就是一台可以直接更新、下載軟體的系統(Internet Ready)
- 帳號:安裝時建立的帳號是一般使用者,不是 root
這一課先介紹檔案系統,再跟著導覽完成安裝,最後在模擬器裡檢查安裝的結果。
檔案系統:ext3、ext4 與 xfs
檔案系統決定資料怎麼存放在磁碟上:檔案的名稱、大小、權限、存放位置都由它記錄。不同作業系統常用的檔案系統不同: Windows 多用 NTFS 或 FAT,Linux 常用 ext 系列(ext2、ext3、ext4)與 xfs。
| 檔案系統 | 說明 |
|---|---|
| ext3 | 第三代擴充檔案系統,是 ext2 的改進版,加入日誌(journal):寫入前先記下要做的事,意外斷電後可以快速檢查、修復 |
| ext4 | ext3 的改進版,效能與可靠性更好,支援更大的檔案與檔案系統;2008 年 12 月的 Linux 2.6.28 起列為穩定版。Ubuntu 從 9.10 版起預設使用 ext4 |
| xfs | 由 Silicon Graphics(SGI)在 1993 年開始開發,後來移植到 Linux,為大型儲存系統設計;RHEL 從 7.0 版起預設使用 xfs。Ubuntu 也可以選用,但預設仍是 ext4 |
| ext4 | xfs | |
|---|---|---|
| 檔案系統最大容量 | 1 EiB | 約 8 EiB |
| 單一檔案最大 | 16 TiB(以 4 KiB 區塊計) | 約 8 EiB |
| 日誌功能 | 有 | 有 |
投影片寫 Ubuntu 從 10.10 版起預設 ext4,實際上是更早的 9.10 版(Karmic Koala)。 學習用的虛擬機用預設的 ext4 即可;xfs 的優勢在非常大的磁碟與大量資料。
導覽:在虛擬機裡安裝 Ubuntu Desktop
以 VirtualBox 安裝 Ubuntu Desktop 24.04 LTS 為例(投影片的 Lab1~Lab3)。其他虛擬化軟體的選項名稱不同,但步驟相同。安裝程式的畫面會隨小版本更新而略有不同,依畫面上的文字判斷即可。
-
1
下載安裝映像檔並驗證
到 Ubuntu 官方網站下載 Desktop 版的 ISO 映像檔(一個把整張安裝光碟包成單一檔案的檔案)。Apple 晶片的 Mac 要選 arm64 版本(第 03 課)。官方同時提供
SHA256SUMS檔案,下載完可以用sha256sum比對,確認檔案完整、沒有被竄改;看到OK才繼續。下方檔名中的版本號依你下載時的小版本而定。 -
2
建立虛擬機
在 VirtualBox 按「新增」:
- 名稱:
ubuntu;ISO 映像:選剛才下載的檔案 - 記憶體:4096 MB;CPU:2 顆(依自己電腦的資源調整)
- 硬碟:建立新的虛擬硬碟,25 GB 以上,選「動態配置」(用多少才佔多少空間)
VirtualBox 會自動偵測出這是 Ubuntu,並預設替你「自動安裝」。想照著下面的步驟自己走一次安裝流程,請勾選「跳過自動安裝」(Skip Unattended Installation)。建立完成後按「啟動」,虛擬機會從 ISO 開機,進入安裝程式。
- 名稱:
-
3
語言、鍵盤與網路
選擇介面語言(可以選中文(繁體),練習指令時用英文介面,錯誤訊息比較好查)與鍵盤配置(台灣的鍵盤選 English (US))。網路連線使用預設的有線網路即可:VirtualBox 預設的 NAT 網路會透過 DHCP 自動取得 IP 位址,虛擬機可以透過你的電腦連上網際網路,安裝過程中就能下載更新。
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4
安裝類型:清除磁碟並安裝
選擇「清除磁碟並安裝 Ubuntu」(Erase disk and install Ubuntu)。這裡清除的是虛擬機的虛擬硬碟,不會動到你電腦原本的資料。安裝程式會建立一個開機用的 EFI 分割區,其餘空間格式化為 ext4 並掛載為根目錄
/。如果你是在實體電腦上安裝,這一步會清除整顆硬碟,執行前務必確認選的是哪一顆磁碟。 -
5
時區與建立帳號
時區通常會依網路自動判斷,確認是 Taipei(台北)。接著建立帳號:
- 你的名字:顯示用,例如
Student - 電腦名稱:例如
ubuntu,會出現在提示字元裡 - 使用者名稱:登入用,例如
student(小寫英文) - 密碼:之後用
sudo時也要輸入這組密碼
這個帳號是一般使用者,同時被加入
sudo群組,可以在需要時取得管理權限;安裝程式不會要你設定 root 的密碼。 - 你的名字:顯示用,例如
-
6
重新開機、登入並打開終端機
安裝完成後依提示重新開機(如果停在「請移除安裝媒體」,在 VirtualBox 退出 ISO 後按 Enter)。用剛才建立的帳號登入,按
Ctrl+Alt+T打開終端機,確認系統版本與自己的帳號:
Internet Ready:裝好就能上網
安裝完成後的第一件事,是確認系統已經可以上網,之後才能更新套件、安裝軟體(下一課):
| 指令 | 確認什麼 |
|---|---|
ip -br a |
網路卡有沒有拿到 IP 位址(-br 是簡短格式) |
ping -c 2 example.com |
能不能連到外面的主機,同時確認網域名稱可以查到 IP;-c 2 只送 2 個封包就停 |
VirtualBox 的 NAT 網路下,虛擬機的 IP 通常是 10.0.2.15,這個位址只在虛擬機內部有效,你的電腦不能直接用它連進虛擬機。
要從自己的電腦用 SSH 連線,需要另外設定,下一課說明。網路卡名稱、IP 的設定方式在第 20 課詳細介紹。
系統帳號:為什麼不用 root 登入
Linux 的 root 是最高權限的管理者,可以讀寫任何檔案、刪除任何程式。Ubuntu 刻意讓你平常用一般帳號:
- 安全性:用 root 操作時,一個打錯的指令(例如刪錯目錄)就可能讓整個系統損壞;一般帳號碰不到系統檔案,犯錯的影響小很多
- 最小權限原則:每個使用者只擁有完成工作所需的最小權限。大部分日常操作不需要 root,需要時再臨時取得
需要管理權限時,在指令前加 sudo(superuser do):系統會詢問你自己的密碼(不是 root 的密碼),確認你在 sudo 群組裡,
才以 root 的身分執行那一個指令。Ubuntu 預設把 root 帳號的密碼鎖住,不能直接用 root 登入。
$ cat /etc/shadow
cat: /etc/shadow: Permission denied
$ sudo grep root /etc/shadow
[sudo] password for student:
root:*:20000:0:99999:7:::
/etc/shadow 存放帳號的密碼雜湊,只有 root(與 shadow 群組)能讀。root 那一列的密碼欄是 *,代表沒有可以登入的密碼。
(模擬器會略過輸入密碼的步驟。)
讀懂檢查的結果
| 指令 | 看到什麼 |
|---|---|
lsblk -f |
sda1 是 vfat(開機用的 EFI 分割區,掛在 /boot/efi),sda2 是 ext4(掛在 /),每個分割區都有一個 UUID |
df -hT |
Type 欄顯示每個掛載點的檔案系統;tmpfs 是放在記憶體裡的暫存檔案系統 |
cat /etc/fstab |
開機時要掛載的清單:用 UUID 指定分割區、掛載到哪裡、什麼檔案系統;/swap.img 是置換空間(記憶體不夠時暫用硬碟) |
id |
uid=1000(student),群組裡有 sudo,所以可以使用 sudo |
getent passwd student |
student:x:1000:1000:Student,,,:/home/student:/bin/bash:帳號名稱、UID、GID、說明、家目錄、登入後使用的 Shell |
sudo -l |
列出你可以用 sudo 執行哪些指令;(ALL : ALL) ALL 代表全部 |
/etc/fstab 寫錯可能導致開不了機,修改前先備份;第 08 課介紹目錄結構時會再看到這些路徑。
想一想:檔案系統
Ubuntu 安裝時用預設選項,根目錄 / 會被格式化成哪一種檔案系統?
ext3 相較於 ext2,加入的「日誌」功能有什麼用?
安裝時選擇「清除磁碟並安裝 Ubuntu」,在 VirtualBox 虛擬機裡會清除什麼?
想一想:帳號與權限
執行 sudo apt update 時系統詢問密碼,要輸入哪一組密碼?
cat /etc/shadow 出現 Permission denied,最可能的原因是?
關於「最小權限原則」,下列何者正確?
重點精華回顧
- 檔案系統決定資料怎麼存放;Windows 多用 NTFS/FAT,Linux 常用 ext4 與 xfs,兩者都有日誌功能。
- Ubuntu 預設 ext4(從 9.10 版起);xfs 適合非常大的儲存系統,是 RHEL 7 之後的預設。
- 安裝流程:下載 ISO 並驗證 → 建立虛擬機 → 語言與鍵盤 → 清除(虛擬)磁碟並安裝 → 時區與帳號 → 重新開機登入。
- 裝好後用
ip -br a、ping -c 2 example.com確認網路;用lsblk -f、df -hT、cat /etc/fstab查看分割區與檔案系統。 - 安裝時建立的是一般帳號,屬於 sudo 群組;root 的密碼預設鎖住。
- 需要管理權限時用
sudo,輸入自己的密碼;養成平常用一般帳號的習慣(最小權限原則)。