生物信息学实验

实验1 Linux系统入门与操作 实验1-1 文件与目录管理 一、实验目的 了解Linux系统的基本操作方法，掌握常用的Linux命令行操作。 二、实验内容 在Linux系统中，一切皆是文件。Linux系统有以下4种基本的文件类型。 （1）普通文件：如文本文件、C语言源代码、Shell脚本、二进制的可执行文件等。 （2）目录文件：包括文件名、子目录名及其指针。它是Linux系统唯一储存文件名的地方。 （3）链接文件：它是一个文件的第二个名字，这是针对多用户共享同一文件而产生的文件。 （4）特殊文件：Linux系统的一些设备如磁盘、终端、打印机等都在文件系统中表示出来，这一类文件就是特殊文件，常放在/dev目录内。 常用的文件和目录管理的命令如下。 1.#列出目录 2.ls 3.#创建一个新的目录 4.mkdir 5.#切换目录 6.cd 7.#删除一个空的目录 8.rmdir 9.#显示目前的目录 10.pwd 11.#复制文件或目录copy 12.cp 13.#删除文件或目录remove 14.rm 15.#移动文件或目录move 16.mv 17.#创建文件touch 18.touch 【练习】 （1）创建用自己姓名全拼命名的文件夹。 （2）进入文件夹。 （3）创建一个名称为hello.py的文件。 实验1-2 文 本 输 入 一、实验目的 学会如何在command窗口中编辑文本文件。 二、实验内容 Vim是从Vi发展出来的一个文本编辑器。其代码补全、编译及错误跳转等方便编程的功能非常丰富，被程序员广泛使用。 Vim有以下三种工作模式（图1-1）。 （1）一般模式：为打开文件时的默认模式。在该模式中，可使用左、下、上、右（分别以h、j、k、l表示）按键移动光标，使用删除字符、删除整行、复制和粘贴等操作处理文件。一般模式无法编辑文件内容。 （2）在一般模式中，输入i（插入命令）、a（附加命令）、o（打开命令）、c（修改命令）、r（取代命令）或s（替换命令）可以进入相应的文本编辑模式；按“Esc”键可退出编辑模式。 （3）命令行模式：在一般模式中，输入“:”“/”“?”三个中任何一个，可进入命令行模式，在此模式中可进行读取、保存、退出和大量替换等指令操作，多数文件管理命令都是在此模式下执行的。例如，“:wq”表示保存并退出，“:q!”表示不保存并强行退出。 图1-1 Vim工作模式图 运行Vim只需直接在终端输入“vim”，命令如下。 1.#创建（目录下还没有被编辑的文件）或打开（编辑已有文件）文本文件 2.vim a.txt 【练习】 （1）在hello.py里面写入print（“hello world”），保存并退出。 （2）执行python hello.py。 实验1-3 系 统 管 理 一、实验目的 了解Linux系统管理策略，学会创建用户或用户组，修改用户密码。了解磁盘管理方法。学会进程控制方法。 二、实验内容 1. 用户与用户组管理 Linux系统是一个多用户多任务的分时操作系统，任何一个要使用系统资源的用户，都必须首先向系统管理员申请一个账号，然后以这个账号的身份进入系统。每个用户账号都拥有一个唯一的用户名和口令。用户在登录时键入正确的用户名和口令后，就能够进入系统和自己的主目录。 常用命令如下。 useradd：添加用户。 groupadd：添加用户组。 userdel：删除用户。 groupdel：删除用户组。 usermod：修改用户。 groupmod：修改用户组。 passwd：管理用户密码。 2. 磁盘管理 Linux系统下的磁盘管理的常用命令如下。 （1）df：列出文件系统的整体磁盘使用量。使用方法为df[-参数]目录或文件名；常用的参数有以下几种。 -a：列出所有的文件系统，包括系统特有的/proc等文件系统。 -k：以KBytes的容量显示各文件系统。 -m：以MBytes的容量显示各文件系统。 -h：以人们较易阅读的GBytes、MBytes、KBytes等格式自行显示。 -H：以M=1000K取代M=1024K的进位方式。 -T：显示文件系统类型，连同该分区的文件系统名称（如ext3）也列出。 -i：不用硬盘容量，而以inode的数量来显示。 （2）du：检查磁盘空间使用量。使用方法为du[-参数]目录或文件名；常用的参数有以下几种。 -a：列出所有的文件与目录容量，因为默认仅统计目录底下的文件量。 -h：以人们较易读的容量格式（G/M）显示。 -s：只列出总量，而不列出每个个别的目录占用容量。 -S：不包括子目录下的总计，与-s有点差别。 -k：以KBytes列出容量显示。 -m：以MBytes列出容量显示。 （3）fdisk：用于磁盘分区。常用参数如下。 -l：列出系统所有装置分区。 其他选项：对磁盘进行分区操作。 （4）mkfs：用于对该装置进行格式化。例如，mkfs[-t文件系统格式]装置文件名。文件系统格式包括ext2、ext4、fat、ntfs等。 （5）fsck：用于磁盘检查。 （6）mount：用于挂载磁盘。使用方法为mount[-t文件系统][-LLabel名][-o额外选项][-n]装置文件名 挂载点。 （7）umount：用于卸载磁盘。例如，umount[-fn]装置文件名或挂载点。 3. 进程管理 进程是操作系统上非常重要的概念，所有系统中运行的数据都会以进程的类型存在。在Linux系统中，触发任何一个事件时，系统都会将它定义为一个进程，并且给予这个进程一个标识码（ID），称为PID，同时根据触发这个进程的用户，给予这个PID一组有效的权限设置。 Linux系统为人们提供了以下一系列方便的命令来查看正在运行的进程。 （1）ps（图1-2）：比如ps-aux命令能查看当前bash下的相关进程的全部信息。 图1-2 ps命令 （2）&：运行命令一般直接在前台输入即可执行命令，若想在后台执行命令则可以在命令后面加上“&”，即command &。 此外，在前台工作运行时，Ctrl+Z可使命令进入后台暂停。 （3）jobs：查看后台工作状态。其常用参数及含义如下。 -l：同时列出PID的号码。 -r：仅列出正在后台运行的工作。 -s：仅列出在后台暂停的工作。 （4）nohup [any command] &：将命令放置后台运行并将输出内容存放到nohup.txt中，如图1-3所示。 图1-3 nohup [any command] &命令 （5）kill：终止进程。例如，kill-9表示进程号或工作号9立即终止进程。 （6）top：动态监控进程运行及资源占用变化（图1-4）。 图1-4 top命令 （7）Ctrl+C：退出前台进程。 【练习】 （1）创建一个新用户user01，设置其主目录为/home/user01，同时为其设置密码。 （2）查看创建文件的大小。 实验1-4 Linux系统中的软件安装 一、实验目的 学会在Linux系统中安装运行常用的软件。 二、实验内容 SAM是一种存储大规模核酸比对结果的压缩文件格式，Samtools则是操作这种文件格式的一系列工具。下面以下载、编译、安装和运行Samtools这款生物学软件为例，讲解如何使用Linux系统安装并运行常用的生物信息学软件。 1. Samtools的下载与安装 访问中国科学技术大学提供的Ubuntu源