生信入門系列之 linux 入門（一）：初識 linux 系統

Linux 是一個免費的操作系統，是生物信息分析中必不可少的工具。在 linux 系統中，所有的管理任務均可以在一個叫終端（terminal）的控制面板里完成，包括文件處理，軟體安裝以及用戶管理。這個終端是交互的，即你運行特定的命令，相應的結果會在這個終端上顯示出來。運行命令的方式是：在終端上輸入你希望運行的命令，然後按回車鍵（Enter）。如果你想終止正在運行的命令，可以按 Chrl + C。

不同於 windows 系統，linux 的文件系統是一個目錄樹（directory tree）；如下圖 所示，其文件系統為一個樹狀結構。最頂端 「root」，用斜杠 「/」 表示。一般來說，普通用戶，無論是直接打開終端還是遠程登陸伺服器，所在的位置一般是在 /home/foo 下，其中的 foo 在這裡指代用戶名。

linux 的樹狀文件系統（圖片來自維基百科）

對於 windows 用戶來說，可以通過一個輕量級的軟體 putty （約 500 kb；百度可下載；雙擊軟體即可使用，無需安裝）來遠程登陸伺服器，登陸方法如下圖，圖中的序號為操作順序：

1. 首先在 Host Name（or IP address）下方的框框中輸入伺服器的的 ID 地址，並單擊 「Open」 選項；
2. putty 會彈出一個警告框，點擊否；
3. 最後最出現下圖 3 中的界面，在 「login as：「 後輸入你的用戶名，回車後輸入登陸密碼（直接輸入就行了，是看不到顯示的）。

打開終端或是遠程登陸伺服器時，如果你想查看當前所在的位置，可以在終端輸入如下命令，並按回車鍵：

pwd

這個 linux 命令意思是「列印當前工作目錄」，是 「print working directory」 的英文縮寫；其返回結果是一個絕對路徑（就是從根目錄開始，依次將各級子目錄的名字組合起來），應該類似這樣：

/home/foo

與上述的樹狀文件系統相互比照，是不是立馬清楚自己到底在哪裡了？就好像 windows 下，到底在哪個盤的哪個文件夾里一樣。這個絕對路徑很有用，它不僅讓我們知道自己在哪兒，同時還可以告訴系統某個軟體在哪兒，以及告訴軟體要操作的文件在哪兒。舉個例子吧，比如說我想調用一個軟體，叫 vcftools，那麼，我要運行它，只需要在終端輸入如下命令並回車：

vcftools --vcf input_data.vcf

就可以輕輕鬆鬆算出 variants 的數目和 individuals 的數目。但很不幸的是，你也有可能得到如下結果：

bash: vcftools: command not found

大概意思就是，系統找不到這個命令在哪兒。可能有人會問了，既然是一個命令，為什麼系統會找不到呢？其實，在linux 系統中，有一個非常核心的概念：一切皆文件！即在linux環境下，任何事物都以文件的形式存在。所以，如果你的從 vcftools 安裝在 /home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin 這個絕對路徑下，那麼，你就可以這樣運行它：

/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin/vcftools --vcf input_data.vcf

就可以的結果啦。但也有可能得到如下結果：

VCFtools - v0.1.13(C) Adam Auton and Anthony Marcketta 2009Parameters as interpreted: --vcf input_data.vcfstat error: No such file or directoryError: Cant determine file type of input_data.vcf

這時也不要慌，只要在輸入文件前加上絕對路徑即可。加入 input_data.vcf 文件在 /home/foo/vcffile 下，可以這樣運行：

/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin/vcftools --vcf /home/foo/vcffile/input_data.vcf

這時，如無意外，就可以得到如下結果了：

VCFtools - v0.1.13(C) Adam Auton and Anthony Marcketta 2009Parameters as interpreted: --vcf /home/foo/vcffile/input_data.vcfUsing zlib version: 1.2.3.4Versions of zlib >= 1.2.4 will be *much* faster when reading zipped VCF files.After filtering, kept 16 out of 16 IndividualsAfter filtering, kept 1116595 out of a possible 1116595 SitesRun Time = 5.00 seconds

如果還報出一些奇奇怪怪的錯誤提示，那就首先檢查一下您的輸入法中是否為純英文狀態，中文和全形狀態下的輸入的空格都是會報錯的。同時，linux 里，軟體對字母大小寫是敏感的，即 linux 認為 A 和 a 是兩個不同的事物；也就是說大小寫也是會造成錯誤的。

前面，我多次提到了絕對路徑這個概念，不少心思敏捷的童鞋就會想了，有沒有相對路徑？有的。

舉例說明，假如我們在 /home/foo 這個路徑下，並且我們知道該路徑下有 vcffile 和 biosoft 這兩個目錄；那麼，我們可以這樣運行上述的命令：

biosoft/vcftool-0.1.13/bin/vcftools --vcf vcffile/input_data.vcf

可以看到，biosoft/vcftool-0.1.13/bin 和 vcffile 這兩個路徑都不是以斜杠 / 開頭的，所以這兩個路徑都是相對路徑。當然了，你也可也這樣運行：

biosoft/vcftool-0.1.13/bin/vcftools --vcf /home/foo/vcffile/input_data.vcf

亦或這樣：

biosoft/vcftool-0.1.13/bin/vcftools --vcf vcffile/input_data.vcf

也可以進到 vcffile 這個目錄里，這樣運行：

/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin/vcftools --vcf input_data.vcf

或者這樣（ 「..」 在這裡代表上級目錄，相應的，」../..「 代表上級目錄的上級目錄）：

../biosoft/vcftool-0.1.13/bin/vcftools --vcf input_data.vcf

總之，想怎麼運行，看心情！

相信看到這裡，會有記憶力超好的童鞋會問了，我該如何像運行 pwd 那樣運行 vcftools 呢？而不是在它前面加上一大串絕對路徑或是相對路徑！

要回答這個問題，小編先給大家展示兩個命令（不深入講解）：

第一個是：

which pwd

返回的應該是：

/bin/pwd

第二個是：

echo $PATH

會返回類似下面的結果：

/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin

眼尖的童鞋會發現，上面一串結果其實就是許多絕對路徑通過 「:」 連接在一起的（叫做環境變數），其中有一個路徑 「/bin」 ；而 which pwd 返回的結果是 /bin/pwd。這兩個有什麼關係呢？其實不必深究，我們只需要知道，linux 把 pwd 看作一個文件（還記得前面說的「一切皆文件」嗎），linux 系統會在上述的環境變數中從左往右依次查找，看某個路徑下是否有 pwd 這個文件，然後執行這個命令。並且，環境變數是可以編輯的， 即可在環境變數 「PATH」 中添加特定的路徑。同理，如果我們的 vcftools 軟體（其實就是個文件）的路徑也在上述的路徑中，就可以在終端直接輸入 vcftools 就可以運行了。

那麼問題來了，我們該如何將特定軟體的路徑發到上述的環境變數 「PATH」 中呢？

只需要通過 export 命令，在終端中輸入以下內容，回車後，就可以將 vcftools 的路徑導入到上述的環境變數中：

# vcftools （井號後的內容 linux 系統不會讀取，可以做注釋）export PATH=$PATH:/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin # 添加這一行就行了，export 後要加空格，不要換行。

就會得到類似這樣的結果：

/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin

當然，如果你是這樣輸入的，

export PATH=/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin:$PATH

那就應該得到類似這樣的結果：

/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games

就可以不加絕對路徑運行 vcftools 了。像這樣：

vcftools --vcf input_data.vcf

但上述做法有一個弊端，就是這個做法是暫時性的，就是說每次打開或登陸終端時，都要運行一下這個命令才行，非常麻煩。所以怎麼辦呢？

其實不難，在每個用戶的家目錄下，即上述的 /home/foo 下，都有一個非常重要的隱藏文件 「.bashrc」，裡面有許多我們每次啟動或登陸終端時，linux 系統都會默認自動運行的命令。所以，只需將

export PATH=$PATH:/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin

添加到 「.bashrc」 文件的最後一行即可。這樣我們每次啟動或登陸終端時，系統就會自動運行這個命令了，這樣就免去可多次手動添加的麻煩。如果不想重啟終端，可以執行這個命令（相當於讓系統執行一遍 「.bashrc」 中的命令）：

source .bashrc

怎麼加呢？可以在家目錄下，運行一個文本編輯命令 vim 或 nano：

vim .bashrc

對於 vim 怎麼使用，可以自行百度，有詳細教程，這裡不做贅訴（使用起來比較複雜）。

或另一個命令 nano：

nano .bashrc

這個比較簡單，只需回車後：

1. 按向下箭頭（一直到文件最底部）
2. 黏貼

   export PATH=$PATH:/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin

3. 依次按 ctrl + x，y，Enter（即保存退出）

注意1：/home/foo/biosoft/vcftool-0.1.13/bin 要做根據自己的實際路徑做相應地改動。

注意2： 在 linux 系統里，通過 nano 或是 vim 一般是通過上下左右等方向鍵或其它快捷方式移動游標。

1. 終端
2. 目錄樹
3. 家目錄
4. 大小寫敏感
5. 絕對路徑和相對路徑
6. 一切皆文件
7. 環境變數及其編輯

本系列下期預告：linux 基礎命令

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