@Shell 的启动方式及环境变量的配置

本文内容：Shell 的3钟启动方式；不同启动方式下环境变量的加载文件及其顺序；环境变量的持久化

Shell 是什么？

Shell 是指操作系统中，提供访问内核服务的程序，与之相对的是操作系统的内核(linux kernel)。--维基百科

我们平常使用的命令行界面的 Shell，只是众多的 Shell 的一种。通常，根据使用方式的不同 Shell 可以分成两类：命令行界面(CLI)和图形界面(GUI)。本文介绍的是命令行界面(CLI)。

命令行界面 Shell(以下简称 CLI-Shell)，也是有很多种，通过运行cat /etc/shells命令，可以查看本机可以使用哪些 Shell。以下是 macOS 下可以使用的Shell：

# List of acceptable shells for chpass(1).

/bin/bash
/bin/csh
/bin/ksh
/bin/sh
/bin/tcsh
/bin/zsh

在 Linux 发行版中，默认的 Shell 就是 Bash，接下来的内容都会以 Bash 为例来进行说明。
在日常的工作中，经常会接触到环境变量、命令别名等概念。这些东西如何配置？如何生效？
这就涉及到 Shell 的启动脚本了，在介绍启动脚本前，先一起来认识下 Shell 的不同启动方式。

Shell 不同的启动方式

在你登入 Linux 系统启动一个 bash shell 时，默认情况下，bash 会在几个文件中查找命令，这些文件叫做启动文件或环境文件。而，bash 检查的启动文件取决于你启动 bash shell 的方式。启动 bash shell 有三种方式：

登录时作为默认登录 shell（login interactive shell)
作为非登录shell 的交互式shell (non-login interactive shell)
作为运行脚本的非交互式 shell(non-login non-interactive shell)

在具体说明各种启动方式前，先了解几个基本概念：

交互式 shell 和非交互式 Shell ( interactive shell and non-interactive shell )

交互式模式： 就是在终端上执行，shell等待你的输入，并且立即执行你提交的命令。这种模式被称作交互式是因为shell与用户进行交互。这种模式也是大多数用户非常熟悉的：登录、执行一些命令、退出。当你退出后，shell也终止了。
非交互式模式： 以shell script(非交互)方式执行。在这种模式下，shell不与你进行交互，而是读取存放在文件中的命令,并且执行它们。当它读到文件的结尾EOF，shell也就终止了。

可以通过打印$-变量的值(代表当前 Shell 的选项标志)，查看其中的i选项(表示 interactive shell)来区分交互式与非交互式 shell

zodas@localhost:~$ echo $-
himBH  #这是返回的内容
zodas@localhost:~$ ./tesh.sh echo $-
hb #这是返回的内容

登录 Shell 和非登录 Shell ( login shell and non-login shell )

登录shell： 是需要用户名、密码登录后才能进入的shell（或者通过”–login”选项生成的shell）。
非登录shell： 不需要输入用户名和密码即可打开的Shell，例如：直接命令“bash”就是打开一个新的非登录shell，在Gnome或KDE中(带图形界面的 linux 中)打开一个“终端”（terminal）窗口程序也是一个非登录shell。

执行exit命令，退出一个shell（登录或非登录shell）；
执行logout命令，退出登录shell（不能退出非登录shell）。

zodas@localhost:~$ bash --login
zodas@localhost:~$ logout
zodas@localhost:~$ bash --login
zodas@localhost:~$ exit
logout

zodas@localhost:~$ bash
zodas@localhost:~$ logout
bash: logout: not login shell: use ‘exit’
zodas@localhost:~$ exit
exit

那么，如何判断一个已经打开的 Shell 是 login shell 还是 non-login shell？

A login shell is one whose first character of argument zero is ‘-’, or one invoked with the --login option. from bash reference manual

bash 是 login shell 时，其进程名为”-bash“ 而不是”bash”。比如下面的命令行演示：

# 在 login shell 中：
[zodas@localhost ~]$ echo $0
-bash
[zodas@localhost ~]$ ps -ef | grep '\-bash' | grep -v grep
root     16823 16821  0 May06 pts/0    00:00:00 -bash
zodas     21135 21134  0 May07 pts/1    00:00:00 -bash
 
#在一个非登陆shell中：
zodas@localhost:~$ echo $0
/bin/bash
zodas@localhost:~$ ps -ef | grep '\-bash' | grep -v grep
zodas@localhost:~$

登录 shell（login interactive shell）

当你登录Linux系统时，bash shell 会作为登录shell启动。登录shell会从5个不同的启动文件里读取命令:

/etc/profile            <==主启动文件，系统上每个用户登录时都会执行该启动文件；另外，该文件还配置了对于/etc/profile.d 目录下的所有文件也会在用户登录时被启动
/$HOME/.bash_profile    
/$HOME/.bashrc
/$HOME/.bash_login
/$HOME/.profile

另外，当你 cat /etc/profile 时，会发现该文件中包含下面这段脚本，它用来迭代/etc/profile.d目录下的所有文件，一般，我们会将特定应用程序的启动文件放置在该目录下，当用户登录时，shell 会执行这些文件。

for i in /etc/profile.d/*.sh ; do
    if [ -r "$i" ]; then
        if [ "${-#*i}" != "$-" ]; then
            . "$i"
        else
            . "$i" >/dev/null
        fi
    fi
done

TIPS：对全局环境变量来说(Linux系统中所有用户都需要使用的变量)，可能更倾向于将新的或修改过的变量设置放在/etc/profile文件中，但这可不是什么好主意。如果你升级了所用的发行版，这个文件也会跟着更新，那你所有定制过的变量设置可就都没有了。
最好是在/etc/profile.d目录中创建一个以.sh结尾的文件。把所有新的或修改过的全局环境变量设置放在这个文件中。
在大多数发行版中，存储个人用户永久性 bash shell 变量的地方是 $HOME/.bashrc 文件。

交互式 Shell 进程（non-login interactive shell）

若你的 bash shell 不是登录时启动的，如通过在命令行提示符下乔茹 bash 命令时启动，那么，此时启动的就是非登录下的交互式 shell。以这种方式启动的 shell，其启动文件为：

/$HOME/.bashrc

即该不会访问/etc/profile文件，只会检查用户目录下的 .bashrc文件。
另外，当你 cat .bashrc文件后，会发现该文件中包含下面这段脚本，即该启动方式登录的 shell 还会加载 /etc/bashrc 文件。

if [ -f /etc/bashrc ]; then
        . /etc/bashrc
fi

非交互式 Shell（non-login non-interactive shell）

系统执行 shell 脚本时使用的就是这种shell。对于这种启动方式，bash shell提供了BASH_ENV环境变量。当shell启动一个非交互式shell进程时，它会检查这个环境变量来查看要执行的启动文件。如果有指定的文件，shell会执行该文件里的命令，这通常包括shell脚本变量设置。

那如果BASH_ENV变量没有设置，shell脚本到哪里去获得它们的环境变量呢?

对于启动子shell的脚本，如果父 shell 是登录 shell，在/etc/profile、/etc/profile.d/*.sh和$HOME/.bashrc文件中设置并导出了变量，用于执行脚本的子shell就能够继承这些变量。
对于那些不启动子shell的脚本，变量已经存在于当前shell中了。所以就算没有设置
BASH_ENV，也可以使用当前shell的局部变量和全局变量。

环境变量持久化

如何设置局部用户定义变量？

[zodas@localhost ~]$ my_variable="hello world" <==定义用户变量，注意格式。
[zodas@localhost ~]$ echo $my_variable
hello world
[zodas@localhost ~]$ bash <==启动一个子 shell
[zodas@localhost ~]$ echo $my_variable <== 发现输出的是空行

[zodas@localhost ~]$ exit

tips: 所有的环境变量名均使用大写字母，这是bash shell的标准惯例。如果是你自己创建的局部变量或是shell脚本，请使用小写字母。变量名区分大小写。在涉及用户定义的局部变量时坚持使用小写字母，这能够避免重新定义系统环境变量可能带来的灾难。

如何设置全局环境变量？
从上面的例子可以看到，可以通过等号该变量赋值，那么该变量就是局部用户定义变量，但若启动子 shell，子 shell 并不能继承父 shell 刚创建的局部用户定义变量，如上例，输出的是空行。那么，若要让子 shell 也能拿到父 shell 刚创建的用户变量，则需要将其变为全局环境变量。

[zodas@localhost ~]$ my_variable="hello world"      <==首先创建局部用户变量
[zodas@localhost ~]$ export my_variable             <==然后导出到全局环境中
[zodas@localhost ~]$ bash               <==启动子 shell
[zodas@localhost ~]$ echo my_varialbe   <==发现子 shell 已继承了在父 shell 中定义的用户变量
hello world
[zodas@localhost ~]$ exit

如何将环境变量永久化？
分析 shell 的三种启动方式后，我们发现比较关键的是几个启动文件为：

/etc/profile        <==该文件会被加载，是因为在 /etc/profile 中有相应的脚本
/etc/profile.d/*.sh
/$HOME/.bashrc
/etc/bashrc         <==该文件会被加载，是因为在 .bashrc 中有相应的脚本

所以，
对于系统环境变量，在 /etc/profile 中定义用户变量，并导出为全局环境变量，则该变量便会被持久化了。（注：由于系统更新时，该文件会被覆盖，导致配置过的变量丢失，所以，建议在 /etc/profile.d目录下添加响应的 .sh脚本文件的形式，添加系统环境变量，而不是以修改/etc/profile文件的形式添加系统环境变量。）

对于用户环境变量，在 /$HOME/.bashrc中定义用户变量，并导出为全局环境变量，则该变量便会被持久化了。
当然，以上只是一些最简单的持久化方法。关键在于理解每个启动文件的加载时机，并将变量添加到合适的启动文件中，便能达到自己想要的效果。