搭建Linux虚拟机并编写简单程序

引言：
本篇文章基于教程目的，主要描述Linux的发展历程以及Linux虚拟机搭建、运行方式。

正文：

现在越来越多IT行业公司要求熟练使用Linux平台下的编程技术，因为目前大部分主机使用Linux相关系统(Linux称为内核更确切一些)，并且逐年增加。造成这种现象的主要原因是：
免费、开源：
大多数服务器系统采用闭源形式或需要购买许可证，一般由官方团队维护，在特定情况下(比如需要系统增加某个硬件的支持)需要花费大量金钱提供技术支持、购买许可证或由官方团队开发，在这种条件下，产品的利润变得极低甚至不够开发成本。
Linux内核采用GPL3.0协议，完全开源并允许修改内核源码，使用Linux内核的相关系统基本不会出现开发成本过高的问题，通常情况下产品商聘请Linux工程师来开发属于自己的产品支持，并且不用担心许可证问题。

稳定、高效、可重复利用：
Linux内核在成千上万编程爱好者经过数十年的努力下，变得非常健壮。内核由Linus(Linux内核创造者)亲自设计及指导，避免了杂乱而多余的代码垃圾，效率方面屈指可数。
Linux内核采用抽象方式设计大部分内核结构，编写过的内核项目经过简单修改便可在新的项目上使用。

安全性高：
基于Linux内核的相关系统，较少出现系统漏洞等情况，Linux用户权限十分严格，一般情况不允使用Root权限运行linux(大部分公司内部规定)。
Linux程序编译也有明文规范，为了避免gcc编译器记录下root级别隐藏信息(使用root权限编译过的项目留下的记录，对于之后编译这个项目存在一些影响)，不允许使用root权限编译程序，程序执行及安装允许使用root级别权限。

在上文中，我们了解了Linux的潜在优势，接下来我们去了解Linux的发展历程以及搭建Linux虚拟机(基于VMware)。

一. linux介绍：

上世纪八十年代，Unix开始向商业化方向发展，大部分学生由于支付不起昂贵的授权费用，不得不停止相关的研究。1987年，荷兰有一位大学教授编写了一个类Unix的应用系统并命名为Minix，用于教学使用。Linus Torvalds起初接触Minix是为了学术研究，接触一段时间发现Minix一些设计观念与自己的理解存在一些差异，但是他不能轻易修改和发布该系统的源码(由于Minix的许可证等问题)。
1991年，Linux Torvalds为当时新推出使用Intel 80386微处理器的计算机开发了一款全新的操作系统，并命名为Linux。
期初，Linux只是在自编写的内核中植入gcc编译器和Shell。由于Linux完全遵循GPL协议主题,发布到互联网后得到强烈的反响，很快吸引了众多开发者、黑客对其代码进行修改和维护。
Linux内核从发布到现在经历了4个大版本以及众多小版本更新，linux发行版也从Slackware最初发布到后来的Debian、RedHat、Fedora、Ubuntu、LinuxMint等等。

二. 虚拟机介绍：

虚拟机采用虚拟化技术实现，在真实系统中通过虚拟机软件模拟的具有完整硬件功能、并运行在独立(隔离)环境的计算机系统。
虚拟机通过虚拟机软件所在的系统中捕获到硬件触发信号，经过相关处理并模拟出底层的硬件触发指令，从效率来讲，虚拟机运行速度远低于真实系统。
当然，虚拟机也有许多优点：

1. 虚拟机软件可以同时启动多个虚拟机。模拟多台机器通讯(mac地址认证除外)可以采用这种方式。
2. 使用虚拟机模拟服务器测试。比如从真实系统向虚拟机服务器发送数据并调试。
3. 确认下载的程序是否安全。从网络中下载的执行程序可以放入虚拟机中运行，确认是否损害系统。
4. 编写短期的跨平台项目。我们的真实系统是Windows，但需要在Linux相关系统下编写或调试执行程序，仅仅为此安装真实Linux相关系统稍有浪费，使用虚拟机是个不错选择。
5. 虚拟机拥有较高的移植性。比如在学校或公司的电脑上安装虚拟机，可通过移动硬盘移植入个人电脑使用或在移动硬盘中直接使用。

三. 安装虚拟机软件(VMware)：

目前主流的虚拟机软件有VMware、Virtual Box和Virtual PC，作者接触VMware较多一些，这里采用VMware系列作为示例。
VMware12下载地址：
https://pan.baidu.com/s/1HXjnbsz7lJxhpV35O_9H-Q
密码：9tm5
说明：这个工具如果需要注册码请购买正版注册码，或百度搜索“VMware12注册码”。也可以从其他网站下载VMware12或更高的版本使用。

VMware12安装：

这是VMware12安装向导界面，点击下一步(N)，参考图1。

图1(VMware12安装向导界面)

选中“我接受许可协议中的条款(A)”,然后点击下一步(N)，参考图2。

图2(VMware12协议条款界面)

这里可以修改安装路径和选中“增强型键盘驱动程序”，然后点击下一步(N)，参考图3。

图3(VMware12自定义安装界面)

这里有“启动时检查产品更新©”和“帮助完善VMware Workstation Pro(H)”选项，在这里我们可以取消这两项勾选，然后点击下一步(N)，参考图4。

图4(VMware12用户体验设置界面)

这里有“桌面(D)”和“开始菜单程序文件夹(S)”选项，全部打勾，然后点击下一步(N)，参考图5。

图5(VMware12快捷方式选择界面)

点击安装(I)，VMware12安装开始，参考图6。

图6(VMware12准备安装界面)

VMware已经安装完成，这里有“许可证(L)”和“完成(F)”选项，VMware12使用许可证注册后可以永久使用，拥有许可证的情况下选择“许可证选项”，未拥有许可证的情况下可使用百度搜索“VMware12许可证”获取到有效许可证或选择“完成(F)选项”，参考图7。

图7(VMware12安装完成界面)

四. 搭建虚拟机：

本小节介绍虚拟机搭建，首先下载Ubuntu系统，这里推荐14.06桌面版。
Ubuntu14.06下载地址：
http://mirrors.neusoft.edu.cn/ubuntu-releases/14.04.6/ubuntu-14.04.6-desktop-amd64.iso
VMware软件对Ubuntu14.XX系列的支持比较完善，其中包括真实系统与虚拟机双向传输功能(比如真实系统向虚拟机内传输文件)。

Ubuntu官方下载网址：
http://mirrors.neusoft.edu.cn/ubuntu-releases/
在这里可以看到Ubuntu大部分发布版本下载地址。

下面开始搭建虚拟机：

点击左上角“文件(F)”——> “新建虚拟机(N)”——> “典型安装(推荐)(T)”，然后点击下一步(N)，参考图8。

图8(VMWare12新建虚拟机向导界面)

选择“安装程序光盘映像文件(iso)(M):”，然后点击“浏览®…”在这里找到我们下载的ubuntu系统文件，然后点击下一步(N)，参考图9。

图9(VMware12安装客户端操作系统界面)

参考图10，在这里设置我们的ubuntu信息用来登录使用：
全名(F): ubuntu名称(允许任意起名)，示例使用linux。
用户名(U):登录账户(允许任意起名)，示例使用linux。
密码§:用户登录密码。
确认©:再次属于用户登录密码。
特别说明：这些输入项允许重复，比如全名与用户名允许相同。
点击下一步(N)。

图10(VMware12新建虚拟机向导界面)

“虚拟机名称”用来标记当前虚拟机的标志，允许任意输入，示例使用Ubuntu1404_64更容易分辨出这个虚拟机属于64位Ubuntu系统、14.04版本。“位置”选择为我们安装虚拟机的位置，记住安装位置可以方便移动这个虚拟机(比如拷贝虚拟机文件夹到移动硬盘上启动)，点击下一步(N)，参考图11。

图11(VMware12命名虚拟机界面)

参考图12，这里可以设置磁盘大小，默认为20GB，我们使用默认值即可。再往下可以看到两个选项：

1. 将虚拟磁盘存储为单个文件(O)：
   这种存储模式可以保持较高的磁盘读写速度，因为不需要多个文件之间频繁跳转读写，所以性能方面更优越。
2. 将虚拟磁盘拆分成多个文件(M)：
   这种存储模式将虚拟磁盘拆分为多个小于4G的文件，更方便移植到新的设备上。

本示例考虑移植到移动硬盘或别的电脑上，选择“将虚拟磁盘拆分成多个文件(M)”。然后点击下一步(N)。

图12(VMware12指定磁盘容量界面)

在编辑框中我们可以看到虚拟机相关信息，点击自定义硬件©，参考图13。

图13(VMware12准备就绪界面)

参考图14，这里可以配置内存、处理器等信息，我们采用默认值即可(实现工作中会根据项目需要进行配置，比如处理器数量改为2，内存改为2048MB或更高)，点击关闭回到“VMware12准备就绪界面”，然后点击完成，虚拟机开始安装，安装完成后就可以进入我们的Ubuntu系统啦！

图14(VMware12硬件选择界面)

五. 在Ubuntu系统中使用终端：

Linux相关系统和Windows系统差异之处不仅仅体现在实现方面，操作方面也模棱两可。初入Linux相关系统时会表现出诸多不适，主要体现在界面风格、终端使用以及程序编写。
本小节讲述终端在Ubuntu中的用法，让我们慢慢走近Linux世界：

在应用程序搜索中输入“terminal”出现三个终端，最左侧是Ubuntu默认终端，点击(不松开)“Terminnal”拉入左侧任务栏，我们使用这个来操作命令行，参考图15。

图15(Ubuntu应用搜索界面)

参考图16，左键点击“Terminnal”进入终端界面，输入第一条指令“uname -a”,可以看到系统相关信息。然后输入指令“ls”，可以看到home路径当前的文件夹和文件。
在终端中使用指令还是比较简单的，难点在于需要掌握大量指令用法，比如想要在home路径下创建“works”文件夹保存我们编写的项目，在不知道指令的情况下，会觉得非常困难。作者在这里向大家推荐一本书<Linux命令行与shell脚本编程大全>，这是一本权威著作，阅读这本书后基本会使用常见指令。当然，阅读这本书需要对计算机系统有一定了解，入门和初学者不建议阅读这本书。

图16(Ubuntu主界面)

下面开始创建“works”文件夹，作为Ubuntu中项目保存使用：
参考图17，我们在终端中输入“mkdir works”，然后打开文件夹可以看到在home下创建了works文件夹，到这里我们基本熟悉了命令行的使用方法。

图17(Ubuntu Home界面)

六. Ubuntu编译器介绍：

Ubuntu系统下编译器主要分为两大部分，这里讲述最常用的文本编译器和IDE工具：

1. 文件编译器
   Vim:
   Vim是一个功能强大、高度可定制的文本编译器，它的前身是Vi文本编译器。在Unix及类Unix系统中(比如Linux)Vi是最常用的编译器之一，由于脱离了鼠标操作，完全使用键盘命令进行编译，使得入门变得非常艰难。
   使用Vim文本编译器需要记住很多按键组合和命令，当克服这些困难之后，使用Vim文本编译器编写代码会有另外一种体验，这也是高手对Vim颇有偏爱的原因。
2. IDE工具
   Ubuntu系统下C、C++常用的IDE工具有：Visual Studio Code、Eclipse、Qt creator，相比之下Visual Studio Code更灵活一些，它支持当前大部分编程语言、Markdown语法以及方便的文件搜索功能，也适用于单个文件的编写。

Ubuntu系统下使用文本编译器编写的程序文件需要手动调用gcc或g++编译成可执行文件，然后运行程序,而IDE工具经由我们指定gcc或g++编译器后，不需要手动调用gcc或g++编译成可执行文件和运行程序。

七. 使用记事本简单的项目(Hello World)：

在这里我们使用gcc编译器编译、执行我们的第一个linux程序。

参考图18，进入works文件，在文件夹空白部分右键，选择“New Document”——>“Empty Document”，然后修改文件名为“test.c”。

图18(Ubuntu创建空文档界面)

参考图19，我们在文本中写了“Hello World”执行程序，程序代码：
#include <stdio.h>

int main()
{
printf(“Hello World!\n”);
return 0;
}

图19(Ubuntu代码编写界面)

八. 使用gcc编译简单的项目(Hello World)：

打开终端，输入“cd works/”进入到works文件夹，下面开始编译程序：
在终端中输入“gcc -o test test.c”,参考图20，gcc编译器编译出test可执行文件。

图20(Ubuntu程序编译界面)

参考图21，在终端中输入“./test”,程序执行成功并打印出Hello World!

图21(Ubuntu程序执行界面)

对于简单工程，直接使用gcc编译和执行程序比较简单，面对拥有多个源码文件的工程时，使用IDE工具更适合一些。