Linux

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HPC 离不开 Linux，绝大多数的 HPC 生态都围绕 Linux（乃至 RHEL）开发。下到硬件和驱动，上到科学计算、生物信息、AI、工程设计、量化交易，只要涉及高性能的地方就一定有 Linux 的身影。

Linux 的安装在入门基础已经介绍了，这里就介绍一些 Linux 的小技巧。

包管理器

包管理器（Package Manager） 是现代 Linux 发行版的灵魂，它极大地简化了软件的获取、安装、升级和移除过程：

1. 一键安装：用户只需一条简单命令（如 apt install firefox）即可完成软件安装，无需手动从官网下载、解压、配置编译环境、编译、设置路径等繁琐步骤。
2. 依赖解析：自动处理软件包之间复杂的依赖关系（Dependencies），确保所需的所有库和组件都能被正确安装。
3. 仓库管理：软件包来源于集中管理的软件仓库（Repositories），便于分发、更新和安全审计。

主流 Linux 发行版都拥有自己的包管理器：

• APT (Advanced Package Tool)：是 Debian、Ubuntu 及其衍生版的默认包管理器。其基本用法介绍详见此文档。
• YUM (Yellowdog Updater, Modified) / DNF (Dandified YUM)：是 Red Hat Enterprise Linux (RHEL)、CentOS、Fedora 等发行版使用的包管理器（DNF 是 YUM 的现代替代品）。YUM 速查表, DNF 官方文档。

这些包管理器的核心功能和使用逻辑（安装 install、更新 update/upgrade、查询 search、移除 remove 等）非常相似，查阅各自文档即可快速掌握。

在国内访问国外软件仓库源速度往往较慢。为了显著提升下载速度，强烈建议将系统的软件源替换为国内的镜像源（如 TUNA, USTCLUG, 阿里云）。各大发行版均有详细的换源教程可供参考。

环境变量

在操作系统概论中介绍过，环境变量是进程共享的，会复制地继承给子进程。它本质上是一个 string 到 string 的键值映射，不同于 argument 仅仅传给一个进程，当一个进程设置了一个环境变量，整个进程树都会复制地共享它。由于这个共享特性，我们近似可以认为它是全局的、所有进程都可以访问的，尤其是在 Bash 中设置，而用此 bash 启动子进程时。在 Bash 里通常用 export VARNAMME=XXX 来设定环境变量。

由于环境变量的全局共享性，有一些约定俗成的环境变量：

System Path Variables

• PATH - 定义了寻找可执行文件的路径。事实上一个程序要被启动，必须找到其绝对路径，再交给内核加以加载；Shell 通过 PATH 定义了寻找路径，让我们只需记忆程序名作为命令，无需记住并输入其冗长的储存位置
• LD_LIBRARY_PATH - 类似 PATH，不过是为动态链接器 ld.so 找到动态链接库使用的；可用于注入不同版本的动态链接库

Network & Proxy

• http_proxy / HTTP_PROXY - HTTP 代理服务器，用于在无法直接访问外网的内网机器访问外网使用
• https_proxy / HTTPS_PROXY - HTTPS 代理服务器，同上

proxy 环境变量的作用

在命令行中运行

# 设置proxy为一个实际上没有运行服务的端口
export https_proxy=http://localhost:8000 

然后运行

curl -v https://xflops.sjtu.edu.cn

查看输出内容。 接着运行

curl -v http://www.baidu.com

查看输出内容。

运行 unset https_proxy 后再次运行上述两个命令，查看输出是否存在区别。

System Configuration

• HOME - 用户家目录，注意结尾不带 /。
• USER - 当前用户名
• SHELL - 默认 shell 程序
• PS1 - 主提示符字符串，在 shell 光标前显示。Bash 配置可见文档
• LANG / LC_ALL - 语言设置

Development Tools

• CC / CXX - C/C++ 编译器
• CFLAGS / CXXFLAGS - C/C++ 编译器 flag
• LDFLAGS - 连接器 flag
• PKG_CONFIG_PATH - pkg-config 搜索路径

HPC/Parallel Computing

• OMP_NUM_THREADS - OpenMP 线程数
• MPI_ROOT - MPI 安装路径
• CUDA_VISIBLE_DEVICES - 可见 CUDA 设备列表
• SLURM_* - 一些 SLURM 变量

Application Specific

• TMPDIR / TMP - 临时路径
• DISPLAY - X11 显示服务器
• SSH_AUTH_SOCK - SSH 认证 socket
• GPG_AGENT_INFO - GPG agent 信息

这些变量控制不同操作系统和用例的系统行为、应用程序设置和开发环境。

环境变量练习

1. PATH 可谓是最重要的环境变量之一了。尝试在 bash 里 unset PATH 看看会发生什么？如何恢复？
2. 在一个脚本里修改环境变量，分别用 bash <script> and source <script> 运行，再 echo $MYVAR，看看环境变量有没有被修改？为什么？