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。

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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:

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# 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:

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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。

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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:

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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:

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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:

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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:

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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:

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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。

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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。

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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:

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sudo apt-get remove 软件包名
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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:

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apt-cache search ifconfig
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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:

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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。

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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:

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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。

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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。

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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:

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。

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点击镜像站中的ubuntu链接,可以看到如下所示的界面。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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:

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cat /etc/apt/sources.list
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/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)

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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)

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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 https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/ubuntu/ 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:

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# 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:

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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。

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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。

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sudo apt-get update
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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。

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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。

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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。