D03_Linux环境准备与操作手册

W02-D03｜VMware、CentOS 7 与 FinalShell 环境操作手册

一、用途和边界

本手册用于在 Windows 宿主机上安装 VMware Workstation、创建 CentOS 7 虚拟机、建立 FinalShell SSH 连接，并为 W02 项目复现准备经过验收的 Python 3.12 与 Git 环境。

CentOS Linux 7 已于 2024 年 6 月 30 日结束生命周期。本期按课程指定使用它做隔离实验；虚拟机不承载生产服务、真实业务数据或密钥。停止维护意味着系统不再持续获得常规安全与缺陷更新，因此生产环境应选择仍在维护周期内的发行版。

实机验收要求：本文的 Python 与 Git 安装路线已按 CentOS、Git、CPython 和 Fedora 的官方资料交叉核对；发布课程快照前，还要在本期实际 VMware、ISO 和网络条件下完整执行一次，并保存 yum、configure、make 与第 10.5 节的原始输出。文档中的命令不能代替这次实机证据。

二、环境关系

Windows 宿主机
  → VMware Workstation：提供虚拟硬件
    → CentOS 7：真正运行 Linux 进程和保存 Linux 文件
      → sshd：接受 SSH 连接
        → FinalShell：Windows 上的 SSH 客户端
          → Bash：解释输入的 Linux 命令

虚拟机不是远程服务器，而是运行在个人电脑中的一台“虚拟电脑”。它拥有独立的虚拟 CPU、内存、硬盘、网卡和操作系统。

三、课前材料

项目	验收条件
Windows 宿主机	虚拟化可用，磁盘空间满足虚拟机安装
VMware Workstation	能启动并创建虚拟机，记录实际版本
CentOS ISO	课程目录中的 CentOS-7-x86_64-DVD-1908.iso
FinalShell	能新建 SSH 连接
课程运行时基线	python3 -V 为 3.12.x，venv 可用，Git 可用
课程快照	环境验收完成后创建，可供课堂恢复

课程已知 ISO 位置：

03_上课课件\上课所需软件\08.CentOS镜像\CentOS-7-x86_64-DVD-1908.iso

四、安装 VMware Workstation

1. 确认 Windows 版本、CPU 虚拟化和剩余磁盘空间。
2. 使用机构确认的安装包或 Broadcom 官方当前安装程序。
3. 按官方要求以管理员身份运行安装程序。
4. 选择典型安装，或按机房规范设置明确的虚拟机存放目录。
5. 完成后重启 Windows。
6. 启动 VMware，在“帮助 → 关于”记录版本。
7. 创建空白测试虚拟机或进入新建向导，确认程序基本功能。

进入 VMware 后，从“创建新的虚拟机”进入向导。不同版本的按钮位置可能略有变化，动作名称基本一致。

安装失败时保留完整错误、Windows 版本、VMware 版本和是否重启。驱动与虚拟化问题应按机型和组织策略处理，来源不明的注册表或破解脚本会扩大系统风险。

五、从 ISO 创建 CentOS 7 虚拟机

1. 选择“创建新的虚拟机”。
2. 使用典型配置。
3. 安装来源选择课程 CentOS ISO。
4. 客户操作系统选择 Linux / CentOS 64 位。
5. 虚拟机名称建议 W02-CentOS7。
6. 存放位置使用空间充足、路径明确的目录。
7. 建议资源基线：2 个虚拟 CPU、4 GB 内存、40 GB 动态磁盘；机房可按硬件调整。
8. 网络选择 NAT，便于虚拟机通过宿主机访问网络。
9. 启动虚拟机进入安装。

创建完成前检查名称、存放位置、磁盘、内存和网络模式。下图是向导汇总页示例，课堂以本手册给出的资源基线为准。

六、安装 CentOS 7

1. 选择 Install CentOS 7。
2. 设置语言、时区和键盘。
3. 选择安装目标磁盘，确认只作用于虚拟磁盘。
4. 网络与主机名页面开启虚拟网卡。
5. 选择带基础工具的安装方案；图形界面不是本课必需。
6. 设置 root 密码并创建普通学习账号。
7. 安装完成后重启，弹出 ISO 或调整启动顺序。
8. 使用普通学习账号登录。

完成安装并登录后，应能进入 CentOS 桌面或命令行。图形界面只是安装完成的一种表现，后续操作仍以终端命令为主。

系统安装操作只影响 VMware 创建的虚拟磁盘。安装目标若误选宿主机真实磁盘会造成严重数据损失，因此必须在虚拟机窗口中确认设备信息。

七、基础环境取证

在 VMware 控制台执行：

cat /etc/centos-release
uname -r
whoami
pwd
hostname
ip addr

记录：

VMware 版本：
虚拟机名称：
CentOS 版本：
内核：
普通用户名：
IPv4：

八、准备 SSH

检查服务：

systemctl status sshd

未启动时由具备管理员权限的教师或学生按课程要求执行：

sudo systemctl start sshd
sudo systemctl enable sshd

再次执行 systemctl status sshd，确认 active (running)。

如果虚拟机没有 IPv4，先在 VMware 中确认网络适配器为 NAT 且“已连接”，再回到 CentOS 检查 ip addr。

先用 ping -c 3 <目标地址> 区分“虚拟机没有网络”与“某个网站或域名不可达”。-c 3 表示发送 3 次后停止，便于保留一段完整输出。

九、使用 FinalShell 连接

在 FinalShell 新建 SSH 连接：

字段	填写内容
名称	W02-CentOS7
主机	ip addr 查到的虚拟机 IPv4
端口	22
用户名	普通学习账号
认证	课堂统一的密码或密钥方式

下图展示 SSH 连接表单的位置。名称可以自定义，主机、端口和用户名必须填写本机实际值，图中的地址与账号只用于说明字段位置。

连接后再次执行：

cat /etc/centos-release
whoami
pwd
hostname

FinalShell 与 VMware 控制台显示同一版本、用户和主机名，说明连接到预期虚拟机。截图和提交物不包含密码、私钥或访问令牌。

十、安装 Git 与 Python 3.12

CentOS 7 自带的软件版本较旧，而且官方仓库已经归档。这里采用一条可解释、可验收的安装路径：

• Git 使用 CentOS 7 的 yum 包，满足本周的 clone、status、add、commit、push 等操作；
• Python 3.12 从 Python 官方源码构建，安装到 /opt/python-3.12；
• 系统原有 /usr/bin/python 保持不变，因为 CentOS 7 的 yum 等系统工具依赖它；
• /usr/local/bin/python3 指向课程的 Python 3.12，让学生直接使用 python3；
• OpenSSL 采用 CPython 官方为 RHEL 7 / CentOS 7 提供的 Misc/rhel7 配置方式。

下面的系统管理命令需要管理员权限。普通账号能够使用 sudo 时直接执行；没有 sudo 权限时，由教师在 VMware 控制台切换到管理员账号完成。

10.1 先检查 yum 软件源

sudo yum repolist

如果能正常读取课程机构已经配置好的 CentOS 7 归档源，可以继续到 10.2。若出现 Could not resolve host: mirrorlist.centos.org 或找不到可用镜像，原因是 CentOS 7 已结束维护、软件包已迁入 Vault。先备份原配置，再固定到 CentOS 7.9.2009 归档：

sudo cp -a /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo \
  /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo.before-vault
 
sudo tee /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo >/dev/null <<'EOF'
[base]
name=CentOS-7.9.2009 - Base
baseurl=https://vault.centos.org/7.9.2009/os/$basearch/
enabled=1
gpgcheck=1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-7
 
[updates]
name=CentOS-7.9.2009 - Updates
baseurl=https://vault.centos.org/7.9.2009/updates/$basearch/
enabled=1
gpgcheck=1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-7
 
[extras]
name=CentOS-7.9.2009 - Extras
baseurl=https://vault.centos.org/7.9.2009/extras/$basearch/
enabled=1
gpgcheck=1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-CentOS-7
EOF
 
sudo yum clean all
sudo yum makecache
sudo yum repolist

Vault 是停止更新后的历史快照，不会继续获得安全修复。因此这台 CentOS 7 虚拟机只承担隔离教学实验，项目中不放真实业务数据、生产密钥或长期对外服务。

10.2 安装 Git

yum 会根据仓库元数据解决 Git 所需依赖。先安装，再用真实版本输出验收：

sudo yum install -y git
git --version
command -v git

CentOS 7 仓库中的 Git 版本可能低于当前官网版本。本周使用的 clone、status、log、add、commit、pull、push 等基础命令与该版本兼容。

10.3 准备 Python 3.12 的编译依赖

Python 3.12 的 ssl 和 hashlib 至少需要 OpenSSL 1.1.1，而 CentOS 7 原生 OpenSSL 版本更早。CPython 源码中的 Misc/rhel7 专门说明了在 RHEL 7 / CentOS 7 上使用 openssl11-devel 的配置方式。该包位于归档的 EPEL 7 中。

先安装 EPEL 7 的仓库描述包，并把软件源固定到归档地址：

sudo yum install -y \
  https://archives.fedoraproject.org/pub/archive/epel/7/x86_64/Packages/e/epel-release-7-14.noarch.rpm
 
sudo cp -a /etc/yum.repos.d/epel.repo \
  /etc/yum.repos.d/epel.repo.before-archive
 
sudo tee /etc/yum.repos.d/epel.repo >/dev/null <<'EOF'
[epel]
name=Extra Packages for Enterprise Linux 7 - Archive
baseurl=https://archives.fedoraproject.org/pub/archive/epel/7/$basearch/
enabled=1
gpgcheck=1
gpgkey=file:///etc/pki/rpm-gpg/RPM-GPG-KEY-EPEL-7
EOF
 
sudo yum clean all
sudo yum makecache

然后安装编译器、构建工具和 Python 常用标准库所需的开发包：

sudo yum groupinstall -y "Development Tools"
sudo yum install -y \
  curl tar xz xz-devel zlib-devel bzip2-devel \
  libffi-devel readline-devel sqlite-devel ncurses-devel \
  gdbm-devel libuuid-devel pkgconfig openssl11-devel
 
gcc --version
pkg-config --modversion libssl11

10.4 下载并编译 Python 3.12

下面以 Python 3.12.14 为本期固定补丁版本。固定版本能让全班得到一致环境；以后更新补丁版本时，应重新在教师虚拟机中完整验收后再更新课程快照。

cd /tmp
curl -fLO https://www.python.org/ftp/python/3.12.14/Python-3.12.14.tgz
tar -xzf Python-3.12.14.tgz
cd Python-3.12.14

先确认 CPython 为 CentOS 7 准备的 OpenSSL 配置能被 pkg-config 识别，再配置构建目录：

PKG_CONFIG_PATH="$PWD/Misc/rhel7" pkg-config --modversion openssl
 
PKG_CONFIG_PATH="$PWD/Misc/rhel7" ./configure \
  --prefix=/opt/python-3.12 \
  --with-ensurepip=install

编译会持续一段时间，并明显占用 CPU。终端最后若列出无法构建的模块，需要先保留完整输出并补齐依赖；不能只看到 make 返回就认定 Python 完整可用。

make -j "$(nproc)"
./python -V
./python -c "import ssl; print(ssl.OPENSSL_VERSION)"
sudo make altinstall

这里使用 altinstall，它会安装带版本号的 python3.12，避免覆盖系统 Python。课程再单独建立 /usr/local/bin/python3 入口：

if [ ! -e /usr/local/bin/python3 ]; then
  sudo ln -s /opt/python-3.12/bin/python3.12 /usr/local/bin/python3
fi
 
hash -r
command -v python3
python3 -V

预期 command -v python3 指向 /usr/local/bin/python3，版本为 3.12.14。/usr/bin/python 仍由 CentOS 系统管理，不参与课程项目运行。

10.5 验收 Python 的关键能力

版本号只是第一层证据。W02 会用到 HTTPS、JSON、压缩库、SQLite、虚拟环境和 pip，因此继续验证关键模块：

python3 -c "import ssl, sqlite3, bz2, lzma, ctypes; print(ssl.OPENSSL_VERSION)"
python3 -m pip --version
python3 -m venv /tmp/w02_venv_check
/tmp/w02_venv_check/bin/python -V
/tmp/w02_venv_check/bin/python -m pip --version
git --version

通过条件：

python3 为 3.12.14
ssl 能输出 OpenSSL 1.1.1 系列版本
sqlite3、bz2、lzma、ctypes 导入成功
venv 中的 Python 仍为 3.12.14
主环境和 venv 的 pip 均能输出版本
Git 能输出版本

10.6 课程环境检查与补验

用于课堂的虚拟机应由教师或机构课前完成以上安装、验证和快照。学生拿到环境后仍要亲自执行：

python3 -V
python3 -m venv --help
git --version

任一命令未达到条件时，保存完整输出并标记“Python 项目运行门未通过”。Linux 文件操作和 Git 中仍可执行的部分可以继续；项目运行在恢复教师验收过的快照、重新通过三条命令后再开始。这样能把环境故障与代码故障分开，避免用旧解释器的报错去判断项目代码。

十一、创建环境基线快照

快照保存的是某个时间点的虚拟机状态。环境实验出现问题时，可以回到已知可用状态，而不必重新安装整套系统。

上述环境检查通过后：

1. 正常关闭 CentOS；
2. 在 VMware 快照管理器创建快照；
3. 名称建议 W02-D03-环境基线；
4. 描述写明日期、CentOS 版本、Python 版本、Git 版本和 FinalShell 连接状态；
5. 启动虚拟机，确认快照后的环境仍可用。

快照用于恢复教学实验环境，不替代学生项目的 Git 提交。

恢复快照会丢弃快照之后的虚拟机状态，因此先把项目代码推送到自己的远端仓库，再在快照管理器中选择明确的恢复点。

十二、Linux 文件实验

mkdir -p ~/w02_linux_lab/inbox
cd ~/w02_linux_lab
pwd
ls -la
touch inbox/orders.txt
printf "O20260827001 待支付 129.00元\nO20260827002 已取消 35.00元\n" > inbox/orders.txt
cat inbox/orders.txt
grep "待支付" inbox/orders.txt | wc -l
cp inbox/orders.txt inbox/orders.bak
mv inbox/orders.bak inbox/orders.backup.txt
pwd
ls -la inbox
rm -i inbox/orders.backup.txt

删除前确认 pwd 和 ls，使用明确文件名与 -i。原因是 Linux 命令行删除通常不进入 Windows 回收站，错误目录或通配符会扩大不可恢复范围。

十三、从远端复现项目

mkdir -p ~/projects
cd ~/projects
git clone <学生自己的仓库地址> w02-order-service
cd w02-order-service
git status
git log --oneline --decorate -5
python3 -m venv .venv
source .venv/bin/activate
python -V
python -c "import sys; print(sys.executable)"
python -m pip install -r requirements.txt
python -m pip install -e .
python -c "import order_management; print(order_management.__file__)"
python -m pytest tests/test_models.py tests/test_storage.py -q

Windows 和 CentOS 分别创建 .venv。两者的目录结构、可执行文件和基础解释器路径不同，复制 Windows .venv 无法形成可靠的 Linux 环境。

程序运行时，可以用 ps 观察 Linux 中真实存在的进程。ps -ef 列出进程，管道后的 grep 再筛选 Python：

ps -ef | grep '[p]ython'

方括号写法仍能匹配 python，同时避免把当前这条 grep python 命令本身列入结果。若项目脚本已经结束，列表为空是正常结果；需要观察长期运行进程时，可以另开一个 FinalShell 标签页执行检查。

十四、故障矩阵

现象	先取证	正确处理路径
VMware 提示虚拟化不可用	Windows 版本、虚拟化状态、VMware 版本	按机型与组织策略处理
CentOS 无 IPv4	NAT、网卡连接、ip addr	恢复虚拟网卡链路
FinalShell 超时	虚拟机状态、IP、sshd	从 VMware 控制台逐层检查
yum 找不到 mirrorlist	sudo yum repolist 完整输出	按 10.1 切换到 CentOS Vault 归档源
openssl11-devel 找不到	yum repolist、EPEL repo 文件	按 10.3 固定 EPEL 7 归档源后重建缓存
python3 命令不存在或版本旧	python3 -V、command -v python3	按第十节完成源码构建，或恢复教师课程快照补齐环境检查
ssl、sqlite3 等模块导入失败	configure 与 make 尾部输出	补齐开发包后重新配置、编译并完成 10.5 验收
venv 模块不可用	python3 -m venv —help	保持项目运行门未完成，回到 10.5 检查 Python 构建
git clone 认证失败	remote URL、账号、完整错误	核对仓库所有权与认证方式
Permission denied	whoami、pwd、ls -l	修正路径、所有者或权限
模块导入失败	pwd、find、文件名大小写、解释器路径	按路径和环境层定位

十五、环境验收表

• VMware 实际版本和虚拟机名称；
• CentOS 版本、内核、用户、主机名和 IPv4；
• FinalShell 连接结果；
• python3 -V 为 3.12.x；
• venv 可用；
• Git 可用；
• 已创建环境基线快照；
• Linux 文件实验完成；
• 从学生自己的远端 clone；
• Linux .venv 创建并激活；
• 跨环境报告真实运行；
• 提交物不包含密码或密钥。

参考资料

• Broadcom：安装 VMware Workstation Pro
• CentOS：CentOS Linux 7 生命周期
• CentOS：CentOS Linux 7 于 2024-06-30 结束生命周期并转入 Vault
• CentOS Vault：CentOS 7.9.2009 ISO 与归档说明
• Red Hat Enterprise Linux 7：OpenSSH 服务
• Git：Linux 安装方式
• Python 3.12：构建要求与 OpenSSL 配置
• CPython 3.12.14：RHEL 7 / CentOS 7 的 pkg-config 配置说明
• Python：Python 3.12.14 官方源码目录
• Fedora Packages：EPEL 7 的 openssl11-devel
• Python 3.12：虚拟环境