编程技术 用CentOS 7打造合适的科研环境 :zhuan 正文

用CentOS 7打造合适的科研环境 :zhuan

2023-06-05,,

这篇博文记录了我用CentOS 7搭建地震学科研环境的过程，供我个人在未来重装系统时参考。对于其他地震学科研人员，也许有借鉴意义。

阅读须知：

    本文适用于个人电脑，不适用于服务器；
    不推荐刚接触Linux的人使用CentOS发行版；
    本文尽量写的浅显易懂，但要求读者掌握Linux基础知识；
    本文所有操作均在CentOS 7下完成，其他发行版或多或少与CentOS 7不同，因而仅供参考；
    本文所安装的软件纯粹出于个人习惯及喜好，读者应自己判断，按需安装；

安装CentOS

CentOS 7的安装与其他Linux发行版的安装差不多，个别地方稍有不同。

准备工作

    准备材料

    U盘：容量700M以上，用于制作U盘启动盘，因为在制作启动盘时会格式化U盘，所以U盘内不要包含重要资料
    CentOS 7.0 LiveCD ISO镜像文件
    Universal USB installer：Windows下的U盘启动盘制作工具
    一个已安装Windows的电脑：用于制作U盘启动盘
    运行Universal USB installer并制作U盘启动盘
    将U盘插入计算机，重启，进入BIOS选择从U盘启动，即可进入CentOS的LiveCD
    进入LiveCD后，点击桌面的“Install to Hard Drive”即可安装

注：Linux下可以通过dd命令制作启动盘，但由于对原理不够了解，偶尔会导致制作失败，或制作成功后U盘容量有问题，还是用Windows下的Universal USB installer比较靠谱。

安装过程

    选择安装过程中使用的语言：用默认的英文即可
    选择区域和城市：Asia和Shanghai
    键盘使用English(US)而不是English(UK)
    Hostname可以改也可以不改，我用saturn.geolab
    安装的目的地，选择要使用的硬盘，在“Other Storage Options”处选择“I will configure partioning”，即手动分区

分区

CentOS 7的分区似乎比较特别，自认为经验很丰富的我在第一次安装CentOS7时还是在分区上耽误了很多时间。后来找到比较合适的分区方法，如下：

点击“Click here to create them automatically”，即让安装程序帮忙分区
默认的分区方案是使用LVM，其好处在于“当机器有多块硬盘时，在使用的时候看上去只有一块”
默认的文件系统为XFS而不是以前常用的EXT4；
自动分区完成后，再根据自己的需求，手动修改分区细节
/boot：CentOS自动分配，一定不要乱改；
/：根目录，理论上15G就够了，不过现在硬盘不值钱，多分一些以防万一；
swap：与物理内存大小一致即可
/opt：个人习惯是将第三方软件都安装在/opt下，所以分了70G
/home：余下的全部空间
点击“Begin to Install”开始安装

真正的安装

    设置root密码
    创建一般用户
    等待安装完成
    安装完成，重启
    重启后，同意License即可

对系统的若干修改

若干原则

为了搭建一个稳定的系统，尽量避免因为各种瞎折腾而导致的系统问题，特订立了一些软件安装的原则。具体参见《CentOS 7下的软件安装方法与策略》。

给一般账号root权限

默认情况下，一般账号是没有root权限的。为什么不直接用root账号，而是要给一般账号root权限呢？

日常工作中使用root账号，是非常糟糕且危险的习惯！无论是服务器还是个人电脑都是如此。
安装软件时需要root权限，只能su切换到root账户再安装。对于习惯使用sudo的人来说，还是有些麻烦。

假设账户名为seisman，要授予他root权限，则要修改配置文件/etc/sudoers

$ su

# echo 'seisman ALL=(ALL) ALL' >> /etc/sudoers # 向配置文件中加入语句

# tail -1 /etc/sudoers  # 检查一下是否正确

seisman ALL=(ALL) ALL

其中seisman为当前用户名。

添加第三方源

CentOS由于很追求稳定性，所以官方源中自带的软件不多，因而需要一些第三方源，比如EPEL、ATrpms、ELRepo、 Nux Dextop、RepoForge等。根据上面提到的软件安装原则，为了尽可能保证系统的稳定性，此处大型第三方源只添加EPEL源和 ELRepo源。

EPEL

EPEL即Extra Packages for Enterprise Linux，为CentOS提供了额外的10000多个软件包，而且在不替换系统组件方面下了很多功夫，因而可以放心使用。

1
 
sudo yum install epel-release

执行完该命令后，在/etc/yum.repos.d目录下会多一个epel.repo文件。

ELRepo

ELRepo包含了一些硬件相关的驱动程序，比如显卡、声卡驱动。

sudo rpm --import https://www.elrepo.org/RPM-GPG-KEY-elrepo.org

sudo rpm -Uvh http://www.elrepo.org/elrepo-release-7.0-2.el7.elrepo.noarch.rpm

完成该命令后，在/etc/yum.repos.d目录下会多一个elrepo.repo文件。

安装yum-axelget

yum-axelget是EPEL提供的一个yum插件。使用该插件后用yum安装软件时可以并行下载，大大提高了软件的下载速度，减少了下载的等待时间:

sudo yum install yum-axelget

安装该插件的同时会安装另一个软件axel。axel是一个并行下载工具，在下载http、ftp等简单协议的文件时非常好用。

第一次全面更新

在进一步操作之前，先把已经安装的软件包都升级到最新版:

sudo yum update

要更新的软件包有些多，可能需要一段时间。不过有了yum-axelget插件，速度已经快了很多啦。

重启

此处建议重启。

删除多余的kernel

在前面的yum update执行之后，可能会将kernel也一起更新，则在启动CentOS时启动项中会有很多项。

确认当前使用的kernel版本号:

$ uname -r

3.10.0-123.9.3.el7.x86_64

查找当前系统安装的所有kernel:

$ rpm -qa | grep kernel

kernel-3.10.0-123.8.1.el7.x86_64

kernel-3.10.0-123.9.3.el7.x86_64

kernel-devel-3.10.0-123.9.2.el7.x86_64

kernel-tools-3.10.0-123.9.3.el7.x86_64

kernel-headers-3.10.0-123.9.3.el7.x86_64

kernel-3.10.0-123.9.2.el7.x86_64

kernel-tools-libs-3.10.0-123.9.3.el7.x86_64

kernel-devel-3.10.0-123.8.1.el7.x86_64

kernel-devel-3.10.0-123.9.3.el7.x86_64

可以看出有三个版本的kernel，123.8.1、123.9.2和123.9.3。除了最新的kernel外，建议多保留一个旧kernel，以免新kernel出现问题时可以通过旧kernel进入系统。因而此处删除123.8.1版本的kernel:

sudo yum remove kernel-3.10.0-123.8.1.el7.x86_64

sudo yum remove kernel-devel-3.10.0-123.8.1.el7.x86_64

基础开发环境

GCC系列

sudo yum install gcc                     # C编译器

sudo yum install gcc-c++                 # C++编译器

sudo yum install gcc-gfortran            # Fortran编译器

sudo yum install compat-gcc-44           # 兼容gcc 4.4

sudo yum install compat-gcc-44-c++       # 兼容gcc-c++ 4.4

sudo yum install compat-gcc-44-gfortran  # 兼容gcc-fortran 4.4

sudo yum install compat-libf2c-34        # g77 3.4.x兼容库

软件开发辅助工具

sudo yum install make

sudo yum install gdb     # 代码调试器

sudo yum install cmake   # Cmake

sudo yum install git     # 版本控制

驱动程序

显卡驱动

Linux默认只使用开源的显卡驱动，就目前的情况来看，开源驱动的效果还是不错的，但跟官方的闭源驱动相比还是有一定差距。最明显的区别是，在使用SAC的ppk功能放大波形时，使用开源驱动会出现延迟，而使用官方闭源则整个过程非常顺畅。

安装显卡检测程序:

sudo yum install nvidia-detect

检测显卡型号以及对应的驱动:

$ nvidia-detect

Probing for supported NVIDIA devices...

[10de:06dd] NVIDIA Corporation GF100GL [Quadro 4000]

This device requires the current 340.58 NVIDIA driver kmod-nvidia

此处提示需要安装340.58版的显卡驱动。安装显卡驱动:

sudo yum install nvidia-x11-drv nvidia-x11-drv-32bit

sudo yum remove xorg-x11-glamor

重启。

NTFS驱动

CentOS下默认无法挂载NTFS格式的硬盘。需安装nfts-3g即可实现即插即用:

sudo yum install ntfs-3g

进阶开发环境

Java环境

Java的一大特色在于跨平台，只有安装了Java运行环境，即可运行Java程序:

sudo yum install java                        # java运行环境

Clang系列

Clang可以认为是GCC的替代品，可以用于编译C、C++、Objective-C和Objective-C++。其提供了更友好的报错信息，在有些方面比GCC更友好，同时其提供了一个代码静态分析器，可以用于分析代码中可能出现的bug和内存溢出问题。

sudo yum install clang             # clang编译器

sudo yum install clang-analyzer    # clang静态分析器

Intel系列

Intel的大部分软件都是非开源且收费的，但同时部分软件也提供了Linux下的非商业免费版。比如icc、ifort、mkl数学库以及代码性能分析工具等。

Intel软件的申请以及安装参考《Intel非商业免费开发工具》。

还有一点需要注意的是，Intel也提供了并行相关的几个命令，比如mpicc、mpirun。所以openmpi、mpich和intel三者，在并行时只能用其中一个。

并行计算

并行可以用openmpi，也可以用mpich，二者应该是并列的。但是由于二者提供了几乎一样的命令，所以二者可以同时安装，但是不可以同时处于使用状态。

openmpi

安装openmpi:

sudo yum install openmpi openmpi-devel

安装后，二进制文件位于/usr/lib64/openmpi/bin下，动态库文件位于/usr/lib64/openmpi/lib下，因而实际使用的话还需要额外的配置，在.bashrc中加入如下语句:

export PATH=/usr/lib64/openmpi/bin/:${PATH}

module load mpi/openmpi-x86_64

mpich

安装mpich:

sudo yum install mpich mpich-devel

安装后，二进制文件位于/usr/lib64/mpich/bin下，动态库文件位于/usr/lib64/mpich/lib下，因而实际使用的话还需要额外的配置，在.bashrc中加入如下语句:

export PATH=/usr/lib64/mpich/bin/:${PATH}

module load mpi/mpich-x86_64

脚本语言环境

Perl

CentOS 7.0自带了Perl 5.16.3（2013年03月11日发布），目前的最新版本为5.20.1（2014年09月14日发布）。

系统自带Perl

系统自带Perl，就目前来看，版本不算老，基本够用。官方源和EPEL源中提供了1000多个模块，可以直接用yum安装:

sudo yum install perl-Parallel-ForkManager  # 并行模块

若源中没有已打包好的模块，也可以使用perl自带的cpan来安装模块。

优先级：yum > cpan。

plenv管理新版本

若需要使用最新版本的perl，可以使用plenv安装新版本的perl，并使用plenv提供的cpanm命令安装模块:

cpanm install Parallel::ForkManager # 并行模块

Python

CentOS 7.0自带Python 2.7.5，目前Python 2的最新版本为2.7.8，Python 3的最新版本为3.4.2。

系统自带Python

系统自带的Python 2.7.5，基本已经够用，Python 2常用的模块在官方源或EPEL源中也有有编译好的包，因而直接通过yum安装即可:

sudo yum install python-matplotlib  # 2D绘图库

sudo yum install PyQt4  # Qt4的Python绑定

sudo yum install numpy  # 数组操作库

sudo yum install scipy  # 科学计算库

sudo yum install python-requests  # 网页请求

sudo yum install python-docopt  # 命令行参数分析器

sudo yum install gdal-python    # gdal的Python绑定

pyenv管理Python3

Python2与Python3之间是不完全兼容的，而我以Python3为主，所以需要安装一个Python3。

首先，安装pyenv来管理多个Python版本，然后利用pyenv安装anaconda3（即Python 3.4）。anaconda自带了众多科学计算所需的包，免去了安装的麻烦，对于其他包，则可以利用Python自带的pip安装:

pip install requests

pip install docopt

日常软件

Office套件

LibreOffice

大多数Linux发行版都自带LibreOffice:

sudo yum install libreoffice

LibreOffice与Microsoft Office的兼容性不太好，操作界面与MS Office也有较大差异，让人不太习惯。

WPS Office

若在Linux下对于文档处理有更高一些的要求，可以尝试目前还处于测试版的WPS Office for Linux。WPS Office的兼容性以及界面都比LibreOffice要好很多，值得期待，当然还是不能做到完全兼容MS Office。

安装过程参考CentOS下安装WPS Office一文。

TeXLive 2014

系统是自带了TeXLive，版本较老，还是安装最新版比较好。

根据Linux下安装TeXLive一文，从ISO文件中安装TeXLive。

安装完成后，更新所有模块:

tlmgr update --all

Mendeley

Mendeley是一个跨平台的文献管理软件，其内部自带了一个可以添加注释的PDF阅读器。

下载Generic Linux (64 bits) ：http://www.mendeley.com/download-mendeley-desktop

安装:

tar -xvf mendeleydesktop-1.12.3-linux-x86_64.tar.bz2  # 解压

sudo mv mendeleydesktop /opt  # 复制到/opt下

cd /opt/mendeleydesktop/bin   # cd进去

./install-mendeley-link-handler.sh /opt/mendeleydesktop/bin/mendeleydesktop

sudo yum install qtwebkit  # 安装依赖包

注销重新登陆，在Application->Education下即可看到mendeley的相关项目。不过是没有软件的图标的，强迫症不能忍，用下面的命令解决:

cp /opt/mendeleydesktop/share/icons/hicolor/128x128/apps/mendeleydesktop.png ~/.local/share/icons/

Google Chrome浏览器

默认的浏览器是Firefox，还是更喜欢Chrome浏览器。

在/etc/yum.repos.d/目录下新建文件google-chrome.repo，向其中添加如下内容:

[google-chrome]

name=google-chrome

baseurl=http://dl.google.com/linux/chrome/rpm/stable/$basearch

enabled=1

gpgcheck=1

gpgkey=https://dl-ssl.google.com/linux/linux_signing_key.pub

安装:

sudo yum install google-chrome-stable

由于Google的官方源在国内可能无法正常访问，导致安装失败或安装后无法正常更新。有人在国内服务器上做了Google官方源的镜像，若你相信该镜像是安全的，则可使用此国内镜像代替Google官方源，google-chrome.repo的内容改为:

[google-chrome]

name=google-chrome

#baseurl=http://dl.google.com/linux/chrome/rpm/stable/$basearch

#gpgkey=https://dl-ssl.google.com/linux/linux_signing_key.pub

mirrorlist=http://1dot75cm.tk/mirrorlist

gpgkey=http://1dot75cm.tk/src/linux_signing_key.pub

gpgcheck=1

enabled=1

Opera浏览器

也可以选择Opera浏览器。

下载地址：http://www.opera.com/download/guide/?os=linux

选择CentOS RPM package进行下载。下载完成后，执行:

sudo yum localinstall opera-12.16-1860.x86_64.rpm

想要卸载的话，就执行:

sudo yum remove opera

Flash插件

Flash插件主要是看在线视频的时候要用。Google浏览器自带了Flash插件，所以这里安装的flash插件主要是为了firefox。

sudo rpm -ivh http://linuxdownload.adobe.com/adobe-release/adobe-release-x86_64-1.0-1.noarch.rpm

sudo rpm --import /etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-adobe-linux

sudo yum install flash-plugin

解压软件

解压7z或zip格式需要p7zip，由EPEL提供:

sudo yum install p7zip

解压rar格式需要unrar，该软件由Nux Dextop提供，但该源与EPEL源有冲突，所以直接下载该rpm进行安装:

sudo yum localinstall http://li.nux.ro/download/nux/dextop/el7/x86_64/unrar-5.0.12-2.el7.nux.x86_64.rpm

FTP客户端

FTP客户端，还是有界面的filezilla比较方便些。

sudo yum install filezilla

效率类软件

这一类工具能够在不同方面提高科研的效率，也提高了使用者的体验。

终端模拟器

Gnome自带的终端模拟器是gnome-terminal。经常会需要开十几个终端，切换和管理起来比较麻烦。

terminator

terminator有很多功能，我只用到了终端分割的功能。Ctrl+Shift+O对终端水平分隔，Ctrl+Shift+E对终端垂直分隔，Alt+上下左右可以在各子终端中切换。

sudo yum localinstall http://li.nux.ro/download/nux/dextop/el7/x86_64/terminator-0.97-6.el7.nux.noarch.rpm

guake

有些时候需要临时执行一两个命令，但是又不想额外启动一个终端的情况下，guake是个不错的选择。

sudo yum localinstall http://li.nux.ro/download/nux/dextop/el7/x86_64/guake-0.4.4-11.el7.nux.x86_64.rpm

安装完成后，在Application->System Tools里找到guake Terminal即可启动。按下F12即可呼出guake，再次按下F12即可隐藏。也可在终端执行guake-prefs对gauke进行配置。

zsh与oh my zsh

Linux下有很多shell，比如最常见的bash，除此之外还有csh、ksh。zsh也是一个shell。

zsh的特点在于：

语法基本完全兼容于bash，一般用户完全体会不到其区别
zsh提供命令补全特性，比bash的补全要更好用
可配置性强

完全不经配置的zsh已经很好用了，一般用户也没必要花时间研究配置。oh my zsh是一群人一起维护的一套zsh配置文件。直接用这个配置文件，稍稍了解一点会有更好的体验。

安装zsh:

sudo yum install zsh

安装oh my zsh:

curl -L http://install.ohmyz.sh | sh

上面的命令，做了如下几件事情：

下载oh my zsh到~/.oh-my-zsh
备份已有的zsh配置文件~/.zshrc，并复制新的.zshrc文件
将当前用户的默认shell由bash改成zsh

第三步中，会报错如下：chsh: "/usr/bin/zsh" is not listed in /etc/shells.，需要手动修改默认shell:

chsh -s /bin/zsh

chsh命令修改的是login shell，因而需要退出当前用户并重新登陆，以后用户的默认shell就从bash变成了zsh，所有的配置都不用写到.bashrc而要写到.zshrc中。

在.zshrc中可以选择喜欢的主题，以及适当数量的插件。下面列出我在用的插件:

    git

    该插件为git的众多常用命令提供了更简单的别名，比如git status的别名是gst，大大简写了击键数。但该插件中git mergetool --no-prompt的别名是gmt，与GMT软件冲突，需要将该插件的目录git复制到custom/plugins下，然后删除其中的gmt别名；

    命令补全插件: pip, pyenv

    sudo：按两下ESC即可在当前命令前加上sudo

    yum：为常见的yum命令提供别名

autojump

autojump是一个非常智能的目录快速切换的工具。简单演示如下:

$ pwd

/home/seisman

$ cd Desktop

$ cd /opt

$ cd /usr/local

# 用j命令迅速从/usr/local跳转到与des匹配的目录，这里只有Desktop可以匹配

$ j des

$ pwd

/home/seisman/Desktop

用法差不多就这样，具体看项目主页。

安装:

sudo yum install autojump

sudo yum install autojump-zsh

中文输入法

刚安装的系统可能是没有中文输入法的，源中带的中文输入法应该是ibus，使用效果一般。fcitx是更好的选择，基于fcitx框架的搜狗输入法或许是更更好的选择。

参考CentOS7安装fcitx中文输入法。

HostTool

科学上网几乎已经成为每个搞科研的人的必备技能。

科学上网的方式有很多，这里只说HostTool：https://hosts.huhamhire.com/

HostTool科学上网本质上就是用最新的host文件替代了系统自带的host文件。

下载解压后，进入目录，直接sudo python2 hoststool.py即可运行，具体的用法自己研究一下。

VirtualBox虚拟机

有时候可能需要在Windows下做一些操作，如果机器性能足够好的话，可以安装VirtualBox虚拟机。

wget http://download.virtualbox.org/virtualbox/rpm/rhel/virtualbox.repo

sudo mv virtualbox.repo /etc/yum.repos.d/

sudo yum install VirtualBox-4.3

这样就可以在Linux下虚拟一个Windows啦，好开心。

等宽字体

编程要用等宽字体，这点是常识了。一款适合编程的等宽字体，至少要满足如下几个要求：

    易于区分“1”、“i”和“l”
    易于区分“0”、“o”和“O”
    易于区分中文下的左引号和右引号
    美观

目前选择的Source Code Pro。将解压后的字体文件放在~/.fonts目录下，并修改终端、gedit以及其他编辑器、IDE等的默认字体。

同步网盘

网盘根据功能大概可以分为两类：同步网盘和备份网盘。既然是同步网盘，Linux下的客户端必不可少。就目前已知的情况来看，CentOS下能使用的同步网盘只有两个：Dropbox和坚果云。

我主要用同步网盘将Linux机器上的PDF文献同步到iPad上。

Dropbox

又是一个被墙的工具，熟练掌握科学上网技巧的人可以使用，一般人还是不要用了。

wget https://www.dropbox.com/download?dl=packages/fedora/nautilus-dropbox-1.6.2-1.fedora.x86_64.rpm

sudo rpm -i nautilus-dropbox-1.6.2-1.fedora.x86_64.rpm

坚果云

国内的全平台同步网盘，不限空间，但限制每月上传流量1G，下载流量3G。

# 坚果云依赖于notify-python，该包位于Nux Dextop源中

sudo yum localinstall http://li.nux.ro/download/nux/dextop/el7/x86_64/notify-python-0.1.1-25.el7.nux.x86_64.rpm

# 下载

wget https://jianguoyun.com/static/exe/installer/fedora/nautilus_nutstore_amd64.rpm

sudo rpm -i nautilus_nutstore_amd64.rpm

工具软件

视频下载工具

you-get和youtube-dl <https://github.com/rg3/youtube-dl>是两个用于从视频网站上下载视频文件的工具。其中，后者支持的网站更多，但前者对国内的视频网站支持更好。

pip install you-get

pip install youtube-dl

PDF处理工具

cpdf是一个跨平台的PDF处理工具，可以完成常见的PDF合并、切割、加密解密、书签、水印等功能。

下载已编译好的二进制包，解压，并将与自己的平台对应的二进制文件复制到${HOME}/bin目录下即可使用。

BT软件

transmission是Linux下常用的Torrent下载软件:

sudo yum install transmission

在“Application”->“Internet”->中可以启动transmission。

其他工具

sudo yum install nfs-utils     # 挂载NFS文件系统所必须

sudo yum install xclip         # 终端的文本复制工具

sudo yum install ImageMagick   # 其中的import和convert命令很有用

sudo yum install dos2unix unix2dos  # Windows和Linux换行符互相转换

地球物理相关

    SAC

    参考《SAC参考手册》中的相关章节。

    GMT

    安装GMT4
    安装GMT5

    TauP：走时计算工具

    rdseed：SEED转SAC的工具

    win32tools：Hinet自定义的win32格式转SAC格式

    pssac：用GMT绘制SAC文件

    distaz：根据两点经纬度计算震中距和方位角

娱乐

sudo yum install 2048-cli   # 2048命令行版

未完成

Google Earth

理论上Google Earth应该可以跟Google Chrome用类似的方法来安装的，但是由于Google Earth的rpm包存在bug，导致无法通过上面的方法安装。

$ cd -

$ wget https://dl.google.com/dl/earth/client/current/google-earth-stable_current_x86_64.rpm

$ rpm2cpio google-earth-stable_current_x86_64.rpm | cpio -div

$ sudo cp -r opt/google/earth /opt/google/

$ sudo cp etc/cron.daily/google-earth /etc/cron.daily/

$ rm -rf usr opt etc

$ sudo ln -s /opt/google/earth/free/googleearth /usr/bin/google-earth

安装完成后，启动后奔溃。。

参考

    ELRepo官方网站
    ELRepo kmod-nvidia
    CentOS Yum软件库样例

用CentOS 7打造合适的科研环境 :zhuan的相关教程结束。

《用CentOS 7打造合适的科研环境 :zhuan.doc》

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