Linux之(9)shell基础概念(1)

Linux之shell基础概念(1)

Author：onceday Date：2022年9月12日

漫漫长路，有人对你微笑过嘛…

本文主要收集整理于以下文档：

• 《Linux命令行与shell脚本编程大全》
• 《鸟哥的Linux私房菜》

1.引言

整个Linux学习的终极目标就是编写自动化脚本，无论是文件、磁盘、进程、账户等，到了最后，不可能每一次都重新输入所有的命令。

这和编程的也不一样，编程的开发，不会去操心这么多的命令怎么用，编程也无法像脚本一样随写随用。从事实来说，编程和linux命令行是两种技能，熟练掌握linux命令行及其有利于学习和工作。

我们必须了解常见shell，即bash shell的语法知识，这将Linux学习的一个阶段性的里程碑。

2.Bash shell基础概念

2.1 历史命令、Tab补全和命令别名

用过的bash shell的人都会发现， shell会记录已使用过的命令情况， 但按下上、下方向键，便可以浏览历史命令，这功能十分好用，可以减少重新性的命令输入。

需要注意，当shell在运行的时候，历史命令缓存在内存中，在结束shell后，才会写入~/.bash_history中。因此，当bash shell非正常退出后，会发现丢失了此次的历史命令。

bash shell另一个好用的功能无疑是Tab补全，可以减少输入的复杂度，特别是文件名，减少了工作量。

在不同情况下，具有两种补全功能：

• Tab接在一串命令的第一个字的后面，则为命令补全。
• Tab接在一串命令的第二个字的后面，则为文件补齐。

还有一个功能是命令别名Alias，由于每个命令的参数很多，输出形式也不一样，所以每个人都有自己喜欢的命令格式。Alias极大解决了这个问题，通过设置命令别名，可以搭建自己的命令集合。

alias ll='ls -al'
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取消命令别名：

unalias ll
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2.2 通配符 Wildcard

通配符可用来过滤文件或者输出的结果，拥有和正则表达式类似的结果。

2.3 type查询是否为Bash shell的内置命令

许多命令都已被内置在bash中，因此有时候，我们想知道一个命令是否是内置命令、别名命令，还是外部命令，此时就需要使用type了。

type cmd_name  #显示name命令是内置命令还是外部命令
type -t name   #直接以file、alias、builtin三个关键字显示命令的类别
type -P name   #如果后面的命令为外部命令才会显示完整的外部名
type -a name   #显示PATH路径中所有的名为name的命令，包含alias
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2.4 换行和快速移位

如果一行命令的参数太长，写不下，可以通过\转义Enter键，即：

onceday@ubuntu:~$ cp hello.c \
> hello2.c
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再输入回车即可执行。一般命令行可以显示的列数都在80~100之间， 这受到诸多方面的限制。比如，我就不喜欢开一个特别大的命令行窗口，全屏输入命令这种行为我是一点都不喜欢的。

第二个就是快速操作已输入的字符串：

3.shell并行和父子关系

当登入终端时，第一个启动shell就是父shell，后续启动的shell都算是其的子shell。要想观察这情况，需要使用ps -f命令，显示当前进程及子进程的具体情况。

onceday@ubuntu:~$ ps -f
UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
onceday     12    11  0 14:08 pts/0    00:00:00 -bash
onceday     85    12  0 14:45 pts/0    00:00:00 ps -f
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可以看到在输入ps -f后，当前的shell进程会启动一个子进程，PPID是父进程ID，很明显，ps -f进程的父ID就是当前的bash shell进程。

这种父子shell进程的关系是可以嵌套的，如下：

onceday@ubuntu:~$ bash
onceday@ubuntu:~$ bash
onceday@ubuntu:~$ bash
onceday@ubuntu:~$ ps --forest
  PID TTY          TIME CMD
   12 pts/0    00:00:00 bash
   86 pts/0    00:00:00  \_ bash
   92 pts/0    00:00:00      \_ bash
   98 pts/0    00:00:00          \_ bash
  104 pts/0    00:00:00              \_ ps
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使用exit即可退出子进程，bash支持以下命令行参数：

3.1 进程列表

通过使用;可以一次指定多条需要一次运行的命令。如下：

pwd; ls; cd /etc; pwd; cd; pwd; ls
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这种形式下，每个命令依次执行，等待其他的命令执行完毕，然后执行自己的命令。

如果再加上括号()，则会将括号里命令放在一个子shell里面执行，即这些命令依次在子shell里面执行完毕。

3.2 后台模式

上面直接使用括号包含命令，确实能够生成子shell执行，但此时父shell也被霸占，无法处理额外的命令。

直接使用命令后缀&符号，即可将一个命令放入后台运行。此时父shell还可以进行交互。

onceday@ubuntu:~$ sleep 20 &
[1] 125
onceday@ubuntu:~$ ps -f
UID        PID  PPID  C STIME TTY          TIME CMD
onceday     12    11  0 14:08 pts/0    00:00:00 -bash
onceday    125    12  0 15:17 pts/0    00:00:00 sleep 20
onceday    126    12  0 15:17 pts/0    00:00:00 ps -f
onceday@ubuntu:~$ jobs
[1]+  Running                 sleep 20 &
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可以看到，返回的125即是其对应的PID，shell会创建一个子shell来执行后台命令。

也可以使用jobs来查看显示后台作业信息，可以显示当前运行在后台模式中所有用户的进程。

使用进程列表+后台模式，可以将子shell 放在后台运行：

(sleep 10; echo $BASH_SUBSHELL; sleep 10)&
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3.3 协程coproc

使用coproc后接命令或者命令列表，即可创造协程，会在后台生成一个子shell，并在这个子shell中执行这个命令或者命令列表。

onceday@ubuntu:~$ coproc sleep 10;
[2]159
onceday@ubuntu:~$ jobs
[2]+  Running                 coproc COPROC sleep 10 &
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默认协程会有一个名字COPROC，这个名字可以自定义，如下：

onceday@ubuntu:~$ coproc once { sleep 10; }                                            [1] 153
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当有多个协程运行，并且之间需要通信的时候，协程的名字才是有价值的。

需要注意，括号和命令之间，以及结尾的分号都是必须的，否则会报语法错误。

4.Shell环境变量

环境变量可以用来存储有关shell会话和工作环境的信息。

一般有两种：

• 全局变量，对所有的shell都是可见的。
• 局部变量，只对创建他们的shell可见。

以下是几种输出变量的方式：

在bash上，当一个变量没有值(尚未设置)时，其用echo显示会为空。但不同的shell上情况时不一样的。

4.1 设置局部变量

直接使用var_name=var_value就可以创建局部变量。需要注意以下事项：

• 等号两边不能有空格
• 变量名称只能是英文字母与数字，且开头不能为数字
• 变量内容有空格可用'x x'，"x x"来书写。需要注意单引号是原始字符串，不会对里面的特殊字符进行操作，如$name，单引号不会替换值，而双引号会替换值。
• 变量的值中可以使用\转义字符，将Enter、$、\、空格、‘ 等变成一般字符
• 可以使用大括号括起变量名，如${var_name}xxx

变量的值是可以拼接的：

PATH=“$PATH":/home/bin
PATH=${PATH}:/home/bin
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需要注意，系统环境变量的名字都是大写的，因此，为了避免不必要的冲突，用户自定义的变量最好是小写。

4.2 设置、删除全局变量

局部变量只在当前的shell中生效，比如在子shell中，就无法读取父shell中定义的局部变量的值。

设置全局变量很简单，使用export即可。

my_var="I am a variable"
export my_var
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注意：虽然子shell可以继承父shell的全局变量，但是是两个不同的进程，因此子shell对全局变量的改变时无法传递到父shell，因为它们属于不同进程的全局变量。

删除全局变量使用unset就行：

unset my_var
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注意这只对当前的shell进程生效。

4.3 变量内容的删除、取代和替换

设置和删除变量：

例如：

FILEPATH=/var/spool/mail/onceday
${FILEPATH##/*/}
#输出为onceday,即只保留文件名。
${FILEPATH%/*}
#输出为/var/spool/mail/,即保留路径，删除文件名
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测试变量内容并设置(空字符串即var=“”)：

4.4 默认全局变量

这些默认变量主要源自于Unix Bourne shell，下面只摘录了部分，详细可以通过man bash查看。

4.5 PS1提示符的设置

这个就是命令行在输入命令之前出现的提示符内容：

onceday@ubuntu:~$ echo $PS1
\[\e]0;\u@\h: \w\a\]${debian_chroot:+($debian_chroot)}\[\033[01;32m\]\u@\h\[\033[00m\]:\[\033[01;34m\]\w\[\033[00m\]\$
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其中掺杂的数字字符，是用来控制显示颜色的，而\e等这些， 是一些特殊的符号，下面是它们的含义：

色彩控制符的格式如下：\[\033[01;32m\]\u@\h\[\033[00m\]

显示方式：\033[显示方式;前景色;背景色 + m + 正文 + \033[0m.

下面是色彩的控制代码：

5.不同的shell启动方式

shell有三种启动方式：

• 登入时作为默认登入shell
• 作为非登入shell的交互式shell
• 作为运行脚本的非交互式shell

5.1 登入shell

默认登入shell会从5个不同的启动文件里读取命令：

• /etc/profile
• $HOME/.bash_profile
• $HOME/.bashrc
• $HOME/.bash_login
• $HOME/.profile

如果使用可拆卸认证模块，Pluggable Authentication Modules, PAM。那么还可能读入以下两个文件：

• /etc/environment
• $HOME/.pam_environment

显然，/etc/profile是所有用户共享的启动文件。在这个文件里，一般会遍历一个启动脚本的文件夹：

• /etc/profile.d/

可以把需要启动就运行的脚本放在这些文件夹里面。

需要注意的是，后面三个HOME里面的启动文件，并不会同时都加载，具体需要看/etc/profile里面的代码。

5.2 交互式shell

非登入时启动的交互式shell，如在bash里面启动的shell。

这样的交互式shell不会访问/etc/profile文件，但是会检查$HOME/.bashrc文件。

5.3 非交互式shell

系统运行脚本，或者编程运行脚本就是这样。

这种shell可以通过BASH_ENV环境变量来检查是否有要执行的启动文件。

5.4 环境变量持久化

自定义的变量可以存放于/etc/profile里面，但是如果系统更新或者版本更新，那么这个文件很有可能被重置。因此，最好把文件放在/etc/profile.d上，这样不容易被覆盖。

5.5 bash登入和欢迎信息

在/etc/issue可以填写tty1~tty6的登入欢迎信息。

onceday@ubuntu:~$ cat /etc/issue
Ubuntu 20.04.3 LTS \n \l 
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\n和\l是变量，具体信息可以在man issue里面查看。

5.6 终端的环境设置

使用stty -a可以列出目前环境的所有按键列表。

默认的按键列表如下：

6.通配符与特殊符号

6.1 通配符Wildcard

示例：

#找出以corn开头的文件名
ll -d /etc/cron* 
#找出刚好是五个字符的文件名
ll -d /etc/?????
#找出含有数字的文件名
ll -d /etc/*[0-9]*
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6.2 特殊符号