Learning Objectives
- 說明檔案系統的作用，比較 ext3、ext4 與 xfs，知道 Ubuntu 預設使用 ext4
- 依步驟下載 Ubuntu 安裝映像檔、建立虛擬機並完成安裝
- 安裝完成後確認網路已經可以使用（Internet Ready）
- 說明 Ubuntu 預設用一般帳號登入、以 sudo 取得管理權限的設計，並用指令查看帳號與檔案系統
安裝時會遇到的三個選擇
Ubuntu 的安裝程式是圖形介面（伺服器版是文字選單），照著畫面一步一步按「下一步」就能完成，和安裝 Windows 很像。 過程中真正需要你理解的有三件事：
- 磁碟要怎麼格式化：安裝程式會把（虛擬）硬碟格式化成某一種檔案系統
- 網路：安裝時能連上網路，裝好就是一台可以直接更新、下載軟體的系統（Internet Ready）
- 帳號：安裝時建立的帳號是一般使用者，不是 root
這一課先介紹檔案系統，再跟著導覽完成安裝，最後在模擬器裡檢查安裝的結果。
檔案系統：ext3、ext4 與 xfs
檔案系統決定資料怎麼存放在磁碟上：檔案的名稱、大小、權限、存放位置都由它記錄。不同作業系統常用的檔案系統不同： Windows 多用 NTFS 或 FAT，Linux 常用 ext 系列（ext2、ext3、ext4）與 xfs。
| 檔案系統 | 說明 |
|---|---|
| ext3 | 第三代擴充檔案系統，是 ext2 的改進版，加入日誌（journal）：寫入前先記下要做的事，意外斷電後可以快速檢查、修復 |
| ext4 | ext3 的改進版，效能與可靠性更好，支援更大的檔案與檔案系統；2008 年 12 月的 Linux 2.6.28 起列為穩定版。Ubuntu 從 9.10 版起預設使用 ext4 |
| xfs | 由 Silicon Graphics（SGI）在 1993 年開始開發，後來移植到 Linux，為大型儲存系統設計；RHEL 從 7.0 版起預設使用 xfs。Ubuntu 也可以選用，但預設仍是 ext4 |
| ext4 | xfs | |
|---|---|---|
| 檔案系統最大容量 | 1 EiB | 約 8 EiB |
| 單一檔案最大 | 16 TiB（以 4 KiB 區塊計） | 約 8 EiB |
| 日誌功能 | 有 | 有 |
投影片寫 Ubuntu 從 10.10 版起預設 ext4，實際上是更早的 9.10 版（Karmic Koala）。 學習用的虛擬機用預設的 ext4 即可；xfs 的優勢在非常大的磁碟與大量資料。
導覽：在虛擬機裡安裝 Ubuntu Desktop
以 VirtualBox 安裝 Ubuntu Desktop 24.04 LTS 為例（投影片的 Lab1～Lab3）。其他虛擬化軟體的選項名稱不同，但步驟相同。安裝程式的畫面會隨小版本更新而略有不同，依畫面上的文字判斷即可。
-
1
下載安裝映像檔並驗證
到 Ubuntu 官方網站下載 Desktop 版的 ISO 映像檔（一個把整張安裝光碟包成單一檔案的檔案）。Apple 晶片的 Mac 要選 arm64 版本（第 03 課）。官方同時提供
SHA256SUMS檔案，下載完可以用sha256sum比對，確認檔案完整、沒有被竄改；看到OK才繼續。下方檔名中的版本號依你下載時的小版本而定。 -
2
建立虛擬機
在 VirtualBox 按「新增」：
- 名稱：
ubuntu；ISO 映像：選剛才下載的檔案 - 記憶體：4096 MB；CPU：2 顆（依自己電腦的資源調整）
- 硬碟：建立新的虛擬硬碟，25 GB 以上，選「動態配置」（用多少才佔多少空間）
VirtualBox 會自動偵測出這是 Ubuntu，並預設替你「自動安裝」。想照著下面的步驟自己走一次安裝流程，請勾選「跳過自動安裝」（Skip Unattended Installation）。建立完成後按「啟動」，虛擬機會從 ISO 開機，進入安裝程式。
- 名稱：
-
3
語言、鍵盤與網路
選擇介面語言（可以選中文（繁體），練習指令時用英文介面，錯誤訊息比較好查）與鍵盤配置（台灣的鍵盤選 English (US)）。網路連線使用預設的有線網路即可：VirtualBox 預設的 NAT 網路會透過 DHCP 自動取得 IP 位址，虛擬機可以透過你的電腦連上網際網路，安裝過程中就能下載更新。
-
4
安裝類型：清除磁碟並安裝
選擇「清除磁碟並安裝 Ubuntu」（Erase disk and install Ubuntu）。這裡清除的是虛擬機的虛擬硬碟，不會動到你電腦原本的資料。安裝程式會建立一個開機用的 EFI 分割區，其餘空間格式化為 ext4 並掛載為根目錄
/。如果你是在實體電腦上安裝，這一步會清除整顆硬碟，執行前務必確認選的是哪一顆磁碟。 -
5
時區與建立帳號
時區通常會依網路自動判斷，確認是 Taipei（台北）。接著建立帳號：
- 你的名字：顯示用，例如
Student - 電腦名稱：例如
ubuntu，會出現在提示字元裡 - 使用者名稱：登入用，例如
student（小寫英文） - 密碼：之後用
sudo時也要輸入這組密碼
這個帳號是一般使用者，同時被加入
sudo群組，可以在需要時取得管理權限；安裝程式不會要你設定 root 的密碼。 - 你的名字：顯示用，例如
-
6
重新開機、登入並打開終端機
安裝完成後依提示重新開機（如果停在「請移除安裝媒體」，在 VirtualBox 退出 ISO 後按 Enter）。用剛才建立的帳號登入，按
Ctrl＋Alt＋T打開終端機，確認系統版本與自己的帳號：
Internet Ready：裝好就能上網
安裝完成後的第一件事，是確認系統已經可以上網，之後才能更新套件、安裝軟體（下一課）：
| 指令 | 確認什麼 |
|---|---|
ip -br a |
網路卡有沒有拿到 IP 位址（-br 是簡短格式） |
ping -c 2 example.com |
能不能連到外面的主機，同時確認網域名稱可以查到 IP；-c 2 只送 2 個封包就停 |
VirtualBox 的 NAT 網路下，虛擬機的 IP 通常是 10.0.2.15，這個位址只在虛擬機內部有效，你的電腦不能直接用它連進虛擬機。
要從自己的電腦用 SSH 連線，需要另外設定，下一課說明。網路卡名稱、IP 的設定方式在第 20 課詳細介紹。
系統帳號：為什麼不用 root 登入
Linux 的 root 是最高權限的管理者，可以讀寫任何檔案、刪除任何程式。Ubuntu 刻意讓你平常用一般帳號：
- 安全性：用 root 操作時，一個打錯的指令（例如刪錯目錄）就可能讓整個系統損壞；一般帳號碰不到系統檔案，犯錯的影響小很多
- 最小權限原則：每個使用者只擁有完成工作所需的最小權限。大部分日常操作不需要 root，需要時再臨時取得
需要管理權限時，在指令前加 sudo（superuser do）：系統會詢問你自己的密碼（不是 root 的密碼），確認你在 sudo 群組裡，
才以 root 的身分執行那一個指令。Ubuntu 預設把 root 帳號的密碼鎖住，不能直接用 root 登入。
$ cat /etc/shadow
cat: /etc/shadow: Permission denied
$ sudo grep root /etc/shadow
[sudo] password for student:
root:*:20000:0:99999:7:::
/etc/shadow 存放帳號的密碼雜湊，只有 root（與 shadow 群組）能讀。root 那一列的密碼欄是 *，代表沒有可以登入的密碼。
（模擬器會略過輸入密碼的步驟。）
讀懂檢查的結果
| 指令 | 看到什麼 |
|---|---|
lsblk -f |
sda1 是 vfat（開機用的 EFI 分割區，掛在 /boot/efi），sda2 是 ext4（掛在 /），每個分割區都有一個 UUID |
df -hT |
Type 欄顯示每個掛載點的檔案系統；tmpfs 是放在記憶體裡的暫存檔案系統 |
cat /etc/fstab |
開機時要掛載的清單：用 UUID 指定分割區、掛載到哪裡、什麼檔案系統；/swap.img 是置換空間（記憶體不夠時暫用硬碟） |
id |
uid=1000(student)，群組裡有 sudo，所以可以使用 sudo |
getent passwd student |
student:x:1000:1000:Student,,,:/home/student:/bin/bash：帳號名稱、UID、GID、說明、家目錄、登入後使用的 Shell |
sudo -l |
列出你可以用 sudo 執行哪些指令；(ALL : ALL) ALL 代表全部 |
/etc/fstab 寫錯可能導致開不了機，修改前先備份；第 08 課介紹目錄結構時會再看到這些路徑。
想一想：檔案系統
Ubuntu 安裝時用預設選項，根目錄 / 會被格式化成哪一種檔案系統？
ext3 相較於 ext2，加入的「日誌」功能有什麼用？
安裝時選擇「清除磁碟並安裝 Ubuntu」，在 VirtualBox 虛擬機裡會清除什麼？
想一想：帳號與權限
執行 sudo apt update 時系統詢問密碼，要輸入哪一組密碼？
cat /etc/shadow 出現 Permission denied，最可能的原因是？
關於「最小權限原則」，下列何者正確？
重點精華回顧
- 檔案系統決定資料怎麼存放；Windows 多用 NTFS／FAT，Linux 常用 ext4 與 xfs，兩者都有日誌功能。
- Ubuntu 預設 ext4（從 9.10 版起）；xfs 適合非常大的儲存系統，是 RHEL 7 之後的預設。
- 安裝流程：下載 ISO 並驗證 → 建立虛擬機 → 語言與鍵盤 → 清除（虛擬）磁碟並安裝 → 時區與帳號 → 重新開機登入。
- 裝好後用
ip -br a、ping -c 2 example.com確認網路；用lsblk -f、df -hT、cat /etc/fstab查看分割區與檔案系統。 - 安裝時建立的是一般帳號，屬於 sudo 群組；root 的密碼預設鎖住。
- 需要管理權限時用
sudo，輸入自己的密碼；養成平常用一般帳號的習慣（最小權限原則）。