9. apt及yum包管理工具¶
在windows操作系统中，我们要想安装某个软件的时候，只要点开相应的exe文件，一直按“下一步”，最后点“完成”， 这样就可以在我们电脑上使用这个软件了。前面我们也提到过，Ubuntu提供了一个软件商店，虽然它也可以提供软件的下载， 并且能够自动安装，但是有些软件并不一定能够在里面搜索得到，那只能以源码的方式来安装软件。采用源码的安装方式， 都需要检测当前的系统环境，设置编译的参数，如加入/剔除某个模块等，这样的安装方式就显得非常的繁琐。
9.1. 软件包与包管理工具¶
目前，大多数类 Unix 操作系统都提供了一种中心化的机制用来搜索和安装软件，软件开发者先在固定的硬件平台上将需要安装或升级的软件编译好， 然后再将软件的所有相关的文件打包存放在公开的服务器中。用户想要安装某个软件时，通过包的形式进行分发，包提供了操作系统的基本组件， 以及共享的库、应用程序、服务和文档，当用户需要时，可以运行特定的指令来安装。负责这部分工作内容的工具被称为包管理工具， 包管理工具除了安装软件外，它还负责更新已经安装的包。
在Linux操作系统中，最常见的两种包分别是deb和rpm。
9.1.1. deb包、dpkg及apt¶
在Debian、Ubuntu等Linux发行版中，通常使用deb（debian）形式的软件包，如下图是Vim软件的deb安装包。
若下载了deb软件包，可使用如下命令进行安装，其中xxxx.deb为要安装的软件包的名字：
1 2 | # 使用dpkg手动安装deb包的命令
sudo dpkg -i xxxx.deb
|
命令中的dpkg（Debian Packager）是Debian专门开发的包管理工具，它可以用来安装、更新和移除软件， 安装时它需要使用deb类型的软件包。
dpkg是一个底层的包管理工具，主要用于对已下载到本地和已经安装的软件包进行管理。 在它之上的apt（Advanced Package Tool）包管理工具，其功能则更加丰富和方便使用， 使用apt能够自动从互联网的软件仓库中搜索、安装、升级、卸载软件，它会咨询软件仓库， 并能安装软件时的模块及依赖问题。
如果是使用apt工具安装某个软件，直接使用如下命令即可，它会自动下载并安装软件：
1 | sudo apt-get install 软件名
|
概括起来可以这么理解，deb是软件包，dpkg是手动安装工具，apt是自动安装工具。
9.1.2. rpm包、rpm及yum¶
类似地，在RedHat，Fedora，Centos等派系的Linux发行版中， 通常使用rpm（RedHat Package Manager)形式的软件包，下图是Vim软件的rpm安装包。
若下载了rpm软件包，可使用如下命令进行安装，其中xxxx.rpm为要安装的软件包的名字：
1 | rpm -ivh xxxx.rpm
|
命令中的rpm与dpkg的功能类似，同样是主要用于对已下载到本地和已经安装的软件包进行管理。 在它之上的yum（Yellow dog Updater, Modified）包管理工具，功能与apt工具类似， 它会咨询软件仓库，并能安装软件时的模块及依赖问题。
使用yum安装软件的命令如下，同样地，它会自动下载并完成安装：
1 | yum install 软件名
|
关于这些软件包和工具，总结如下表：
表 软件包和工具
Debian派系发行版 |
Redhat派系发行版 |
|
|---|---|---|
软件包 |
deb |
rpm |
基础包管理工具 |
dpkg |
rpm |
上层包管理工具 |
apt |
yum |
9.2. apt工具的使用¶
本书使用的Linux发行版是Ubuntu，对应的包管理工具就是apt工具，apt包管理工具包含了如下内容：
apt-get工具：主要负责软件包的的安装、卸载以及更新等事务。
apt-cache工具：用于查询软件包的相关信息。
apt-config工具：用于配置所有apt工具。
9.2.1. apt-get安装与删除软件包¶
9.2.1.1. apt-get install¶
使用apt-get工具安装程序的时候，需要你知道应用程序的名字。具体的命令语法：
1 | sudo apt-get install 软件包名
|
apt-get install会扫描本地存放的软件包更新列表/var/lib/apt/lists/，找到最新版本的软件包， 然后检查软件包依赖关系，找到支持该软件正常运行的所有软件包，并从镜像源地址中下载所需的软件包， 最后解压软件包，自动完成应用程序的安装和配置。
下面带大家来安装一个有趣的命令：sl。运行该命令之后，你的终端里会出现一辆火车在跑，执行以下命令：
可以看到终端会输出很多信息，下面我们把输出信息拆分成三块进行讲解：
上图中的输出信息，apt-get install正读取软件包列表，并且检查软件包的依赖关系，并且列出了所有的依赖文件。
上图则是apt-get install从镜像源http://cn.archive.ubuntu.com/ubuntu中下载所需要的软件， 并且自动解压，完成安装的整个过程。
运行刚刚安装的软件，在终端输入命令：sl，就可以看到下图的画面。
9.2.1.2. apt-get remove¶
讲了如何安装软件，自然也要知道如何卸载一个软件，具体的命令语法如下：
1 | sudo apt-get remove 软件包名
|
在执行命令之后，终端会提示是否继续执行删除操作，输入“Y”的话，该软件就和你彻底说拜拜了， 输入“n”的话，则会终止当前的删除操作。
9.2.2. apt-cache查询软件包信息¶
apt-cache是Ubuntu的另一个APT软件包管理工具。通过apt-cache工具 配合对应的子命令，可以实现查找，显示软件包信息及包依赖关系等功能，见下表。
表 apt-cache工具
命令 |
作用 |
|---|---|
apt-cache showsrc 软件包名 |
显示软件包的相关信息，如版本信息，依赖关系等 |
apt-cache search 软件包名 |
按关键字查找软件包 |
apt-cache depends软件包名 |
显示该软件包的依赖关系信息 |
apt-cache rdepends软件包名 |
显示所有依赖于该软件包的软件包名字 |
apt-cache show 软件包名 |
显示指定软件包的信息，如版本号，依赖关系等. |
apt-cache pkgnames |
显示所有软件包的名字 |
apt-cache policy 软件包名 |
显示软件包的安装状态 |
例如，可通过如下命令搜索支持ifconfig命令的软件包：
1 | apt-cache search ifconfig
|
APT包管理工具还包括apt-config工具，用于配置所有的APT工具，但是我们基本上接触不到。 因此，我们只需要重点掌握apt-get工具的用法，对于apt-cache的话，我们只需要大概了解即可。 实际上，Ubuntu开发团队也发现了这个问题，并且给出了有效的解决方法：直接使用apt命令不区分地调用这几个工具的功能。 这里的apt命令和APT包管理工具是完全不同的两个东西，请不要混淆了，下面我们对apt命令进行详细说明。
9.2.3. 直接使用apt命令¶
在前面介绍命令“apt-get install”时，已经为大家演示了如何安装软件。下面的模拟我们在使用Linux时经常会遇到的情况。现在我们执行下面的命令：
1 | vim
|
终端会告诉你，找不到这个vim命令，并告诉你可以用它说明里提供命令来安装软件，如下图所示。Linux的终端往往会输出一些有利于我们解决问题的信息。 这类似Windows偶尔弹出一个对话框来告诉用户解决方法。因此，在今后的学习中，遇到问题，应该多关注终端的输出信息，说不定里面暗含着解决之道。
不知道有没有细心的读者发现，此处Linux给出的解决方案是“apt install vim”而不是“apt-get install vim”。 实际上，在Ubuntu 16.04中就引入了 apt 命令，并且越来越多Linux发行版也开始鼓励用户使用apt而不是apt-get。 前面我们提到，apt-cache、apt-config 等命令包含众多了功能，但对于 Linux 用户来说可能永远都不会使用到。 apt 命令出现就是为了解决上述的问题，它包括了 apt-get 命令使用最广泛的功能选项， 还包含了 apt-cache 和 apt-config 等命令中很少用到的功能，也就是说apt是集apt-get、apt-cache 和 apt-config 各工具之所长的工具。 不仅如此，使用 apt 命令安装或删除程序时，会有进度条显示当前的进度。
表 apt命令
命令 |
作用 |
|---|---|
apt install 软件包名 |
安装指定的软件包 |
apt remove 软件包名 |
卸载指定的软件包 |
apt update |
更新软件源列表 |
apt search 软件包名 |
根据关键字搜索对应的软件包 |
apt show 软件包名 |
显示软件包的相关信息 |
apt list |
根据名称列出所有的软件包 |
上表中列出了部分常用的apt命令，可以看到apt命令比APT包管理工具更加精简， 更能满足用户的需求。用通俗一点的话讲，就是别人需要三个工具才能搞定的事情， 我只需要一个apt命令，如原来的apt-get install 命令改成apt install同样也可以完成软件的安装。
我们输入命令：
1 | sudo apt install vim
|
之后，会提示你输入密码，接着便开始下载，安装软件了。软件安装完成之后，再执行命令Vim， 终端就不会再报错了，这时候就可以使用我们的Vim编辑软件，软件界面如 下图所示。
对于没有用过Vim的用户，如果你在Vim上尝试折腾一翻后， 可能会出现各种情况， 如进入到了Vim的编辑模式，输入了些内容，但不知道如何保存或退出，这些我们将在 《使用gedit、VS Code以及Vim编辑器》 章节中介绍， 现在我们直接点击终端右上角的关闭按钮或“Ctrl”+“z”强制退出即可。
9.3. 软件源及其修改¶
9.3.1. 常用镜像站¶
使用apt-get install安装软件时，可注意到它是从Ubuntu官方源地址下载的，但Ubuntu默认官方的软件仓库都设置在国外， 这种情况下经常出现安装更新缓慢甚至下载超时等异常。实际上，国内有许多第三方软件仓库镜像源，可以从这些国内仓库安装软件工具，加快下载速度。
常用的国内镜像源有：
清华大学镜像源： https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn
中国科技大学镜像源： https://mirrors.ustc.edu.cn
阿里云镜像源： https://opsx.alibaba.com/mirror
这些镜像站通常包含非常丰富的软件，以清华大学镜像源的网站为例，见下图，在其镜像列表中可以找到ubuntu的软件源， 点击ubuntu右侧的“？”，还可以查看到如下的帮助说明。
点击镜像站中的ubuntu链接，可以看到如下所示的界面。
该页面下的目录pool就是各种Ubuntu软件存放的位置，点击该地址，可以看到如下所示的内容。
其中有四个目录，分别是main，multiverse，restricted以及universe四个“仓库”， 它们主要是依据软件包是否开源来进行划分的：
main表示完全开源软件，可以被Ubuntu官方完全支持的软件。
muitiverse表示非开源软件，不提供任何的支持和补丁。
restricted表示 不完全开源的软件，依然能被Ubuntu官方支持的软件，但可能不能提供完全的技术支持。
universe表示Ubuntu官方不提供支持与补丁，全靠社区支持。
这四个目录中的软件都是按照软件名称的首字母进行分类，极大地方便了我们搜索某个软件，如下所示。 不过，当我们使用时，是直接通过apt工具下载的，而不需要自己来到开源镜像站中查找。
9.3.2. 修改软件源（图形）¶
在Ubuntu下可直接在“软件和更新”的配置中修改软件源，见下图。
在弹出的界面选择“其他站点”->“mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn”（清华大学镜像源）或“mirrors.aliyun.com”（阿里云镜像源）网址，如下图所示。
选择后关闭该窗口它会提示更新源，点击“重新载入”即可，见下图。
9.3.3. 软件源格式¶
在后面我们的开发板会提供Debian及Ubuntu的镜像，但在开发板中修改软件源并没有上述的图形界面这么方便， 我们通常是使用终端去修改软件源配置文件实现的，而且在后期搭建开发环境的时候，也常常需要修改各种配置文件。 本例子在PC上进行修改，如果改得不对，还可以通过上面的图形界面修改回来，所以我们就趁这个机会先熟悉一下修改配置文件的过程吧。 修改配置文件的步骤为：熟悉配置文件的格式->修改配置文件->更新配置。
我们先来了解软件源配置文件的格式，在Ubunut下，软件源的配置是记录在文件/etc/apt/sources.list中的， 我们可以通过cat命令输出该文件的内容，查看自己电脑上的源配置：
1 | cat /etc/apt/sources.list
|
/etc/apt/sources.list文件具有一定的格式如下所示。
官方软件源（/etc/apt/sources.list节选）
1 2 3 | deb http://cn.archive.ubuntu.com/ubuntu/ bionic main restricted
deb-src http://cn.archive.ubuntu.com/ubuntu/ bionic main restricted
|
第三方镜像源（以清华大学镜像源为例）
1 2 3 | deb https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
deb-src https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
|
我们以清华大学提供的镜像源为例，讲解一下Ubuntu软件源的格式。
/etc/apt/sources.list中每一行都代表了一个软件源，每行的软件源描述又可以分为四个部分，见下表。
表 软件源格式
软件包格式 |
镜像源地址 |
Ubuntu发行版版本代号 |
要下载软件包的类型 |
|---|---|---|---|
deb/deb-src |
bionic |
main restricted universe multiverse |
这四部分的说明如下：
第一部分，软件包格式。apt工具下载某个格式的软件包，有deb和deb-src两种格式。 deb格式就是所要的软件安装包，而deb-src则是对应软件的源代码。因为开源协议， 我们在下载某个软件的同时，也可以下载到某个软件的源代码。
第二部分，镜像源地址， apt工具去什么地方可以下载到我们所需要的软件包。 这个地址可不是什么普通的地址，关于这部分内容后面还会继续介绍。
第三部分，Ubuntu发行版本的版本代号。在本章开篇处，曾提到了包管理工具中的软件都是经过Linux开发者在特定的硬件平台上编译成功之后， 发布出来的。因此，同一个软件，在不同的平台上不一定适用，因此，在下载的时候， 千万不能搞错版本，张冠李戴。Ubuntu中的每个版本都是由一个形容词和一个动物名称组成， 并且形容词和名词的首字母都是一致的。如果当前版本的首字母是 D ，下个版本就要以 E 来起头。
表 Ubuntu发行版版本代号
版本 |
版本代号 |
|---|---|
12.04 |
Precise Pangolin |
14.04 |
Trusty Tahr |
16.04 |
Xenial Xerus |
18.04 |
Bionic Beaver |
上表只列出了Ubuntu的LTS版本。LTS，是长期支持（Long Term Support）的缩写。Ubuntu桌面版通常每两年发布一个新的LTS版本， 本书使用的Ubuntu18.04，对应的版本代号为Bionic Beaver。
第四部分，选择要下载的软件包的类型，前面介绍的main完全开源软件， restricted不完全开源的软件， universe Ubuntu官方不提供支持与补丁的软件，全靠社区支持。muitiverse非开源软件。
9.3.4. 修改软件源（命令行）¶
下面我们尝试通过修改/etc/apt/sources.list文件修改软件源。
建议在修改软件源前，使用如下复制命令对原文件进行备份：
1 2 | # 复制一份sources.list文件的内容，以sources_bk.list的名字进行备份。
cp /etc/apt/sources.list /etc/apt/sources_bk.list
|
若修改后使用有问题，使用备份的/etc/apt/sources_bk.list覆盖原文件后更新即可。
由于修改/etc/apt/sources.list配置文件通常需要管理员权限， 普通用户在图形界面直接双击打开该文件时，Ubuntu系统自带的编辑器gedit只有只读权限，无法修改。 可以在终端中使用sudo以管理员的身份运行gedit，并打开/etc/apt/sources.list文件进行修改，命令如下：
1 | sudo gedit /etc/apt/sources.list
|
在后面的系统应用中，我们常常需要修改某些系统配置文件，都可以通过这种方式使用gedit进行修改， 把命令中的文件名改成目标文件即可。
如果系统没有gedit或者没有图形界面，一般直接在终端下使用Vi/Vim编辑器进行修改， 不会使用Vi/Vim的话，请在学习《使用Vim编辑器》的章节后再进行修改。
把前面镜像源使用帮助的sources.list文件内容复制替换文件/etc/apt/sources.list的原内容，保存后退出即可。
9.3.5. 更新软件源¶
用户一旦修改了软件源配置文件/etc/apt/sources.list，需要运行apt-get update命令来更新软件源中的所有软件列表。
1 | sudo apt-get update
|
apt-get update命令会扫描每一个软件源地址，并为该软件源地址所具有软件包资源建立索引文件，存放在本地的/var/lib/apt/lists/目录下。
我们从上图中可以看到我们上面添加的中国科技大学的镜像源地址，在sources.list文件中选择只下载main类型的软件， 因此在apt-get update的过程中，也只会去获取main类型的软件包。此外，图中的amd64是一种64位的电脑处理器架构， 又称“x86-64”或“x64”；i386则是作为对Intel（英特尔）32位微处理器的统称。
本书的虚拟机使用的64位机器，我们打开上图选中的文件，该文件主要记录了所有适用于am64架构处理器的软件包。
上图中记录了gcc-7软件包的相关信息：
Package：记录了关于软件的具体名称；
Architecture：该软件包可以运行的平台架构，常见的有amd64，i386。Debian和Ubuntu的Linux发行版也支持armhf架构的处理器。
Depends：记录了该软件的需要依赖文件，而且还有相应的版本要求。安装gcc-7编译器，需要依赖zlib1g，版本要求高于1:1.1.4。
Filename：记录了该软件包位于镜像源的位置，是不是和我们上一节分析的内容一致。