Shell 启动详解和配置实践

在前端工程化普及的今天,前端开发的同学几乎不可避免地要使用自动化脚本进行项目构建,而这些脚本基本上都通过 Shell 来运行,也就是我们常说的命令行。

没有专门学习过 Linux的同学,相信大部分和我一样,知道如何运行已知的 Shell 命令,使其工作,但是对其中的原理了解并不多。一旦出现问题,排查起来会一片茫然,耗费许多时间。及时通过谷歌和度娘解决了问题,也不尽知其所以然!

所以本着降低日后踩坑的机会想法,我决定正经地了解一下 Shell。

这篇文章面向的,是和我一样正在使用 Shell 但是了解不多的同学,如有错误,请指正。

Shell 是什么?

先扯点历史,对理解 Shell 有帮助。

我们平时使用的命令行界面的 Shell,只是众多 Shell的一种。根据维基百科 Shell 中的定义, 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( Core :在 Linux 系统中是 Linux Kernel )。因此,Shell 不是某一个程序,而是能提供访问内核服务的程序都可以归类为 Shell 程序。那么Linux 系统可以简单理解为:Linux Kernel + Shell 。

通常,根据使用方式的不同 Shell 可以分成两类:命令行页面( CLI )和图形界面( GUI )。其中命令行界面(CLI)才是本文想要探索的种类。

不过问题又来了,仅仅命令行界面Shell(以下简称CLI-Shell),也是有很多种类,光能够运行在 Linux 系统下的,就有 Bourne shell (sh)、C shell (csh)、Korn shell (ksh)、TENEX C shell (tcsh)、Bourne-Again shell (bash)、Z shell (zsh) 等等。这些种类的由来,涉及到 CLI-Shell 的发展历史,有兴趣的同学可以阅读:维基百科:Unix 或类似操作系统下的 shell,这里就不再展开。

通过运行 cat /etc/shells 命令,可以查看机器可以使用哪些 Shell:

# List of acceptable shells for chpass(1).

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

可以看到展示的结果有6种,这还只是一部分而已。对于这些 Shell 的实现, 我们也不太了解各自的不同。我们只是为了平时少踩坑,没必要非常深入。只需要知道以上各种 CLI-Shell 的虽然实现各有差异,但其基本原理都是类似的,而在众多的实现中,Bash 是最为广泛使用,在通常的 Linux 发行版中,默认的 Shell 就是 Bash。所以接下来的内容,都会以 Bash 为例来进行说明。

Shell 启动

Shell 启动脚本

在平时的工作中,常常会接触到环境变量、命令别名等概念。这些东西如何配置?又是怎么生效的?这里就涉及到启动脚本了。Shell 的启动脚本,其实是为 Shell 配置工作环境的配置脚本。

Shell 不同的启动方式

在深入理解 Shell 启动脚本之前,我们需要先了解另外两个概念:Login Shell 和 Non-login Shell。

顾名思义:

  • Login Shell 就是需要经过登录流程才能获得的 Shell。例如:从终端登录或者通过 SSH 远程登录。
  • Non-login Shell 就是不需要登录就能获得的 Shell。例如:运行bash命令得到一个新的 Shell,这时并不需要登录,所以得到的就是 Non-login Shell。

对于一个拥有图形界面的 Linux 系统,登录系统后显示图形界面,这时并不会打开一个 Login Shell,并且在图形界面下打开终端窗口得到的 Shell 也不是 Login Shell,这点非常重要。

那么我们如何判断一个已经打开的 Shell 是 login 还是 non-login 的?

根据 Bash 的文档

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

我们可以通过运行echo $0来查看第一个参数是否包含-前缀来判断:

# 在 OS X 打开的终端中
Macintosh-5:~ $ echo $0
-/bin/bash # => Login Shell

# 通过`bash`命令新打开的 Shell 中
Macintosh-5:~ $ bash
bash-3.2$ echo $0
bash # => Non-login Shell

PS:Shell 以另外一种方式还可分为 Interactive Shell 和 Non-interactive Shell。Interactive Shell 是可以等待使用者输入进行交互的,我们一般情况下使用的在终端中输入命令得到相应的就是这种。Non-interactive Shell 的典型使用就是 Shell 脚本,比如:自动化运维脚本。

Shell 启动脚本文件及执行

以 Bash 为例,Shell 的启动脚本有以下几个:

  • /etc/profile 这个脚本中的设置对每个登录用户都会生效。
  • ~/.bash_profile Bash 个人设置,只会对当前登录的用户生效。
  • ~/.bash_login 登录 Bash 会执行,也只会对当前登录的用户生效。
  • ~/.profile 是通用的个人设置,仅对当前登录用户生效。这个启动脚本是 sh 规定的( Unix 系统上 第一个 Shell,也是目前类 Unix 系统 root 用户的默认 Shell ),后来发展的各种 Shell 为了兼容 sh,故一直保持一致。
  • ~/.bash_logout 退出登录时执行,也只会对当前登录的用户生效。
  • ~/.bashrc Non-login Shell 的配置脚本。

Bash Login-Shell 启动脚本的执行

  1. 首先执行/etc/profile
  2. 然后依次查找~/.bash_profile~/.bash_login~/.profile三个文件,找到第一个存在并且可读的文件来执行。Bash 规定首先查找以 bash_ 开头的启动脚本,如果没有,则和 sh 保持一直 查找~/.profile并执行。
  3. 如果存在~/.bash_logout,退出时会执行这个脚本。

值得一提的是,用户的个人设置是可以覆盖/etc/profile中的全局设置的。

Bash Non-login Shell 启动脚本的执行

No-login Shell 启动时,仅会执行~/.bashrc以进行配置。

OS X 上 Shell 的启动

OS X 也是一款类 Unix 系统,但是当我们登录后再通过打开一个 Shell,这时得到的是一个 Login Shell,和 Linux 的并不一致。关于这个情况有两种解释:一种说 OS X 在登录时,不会执行~/.profile,它有一套自己的方式加载全局设置,所以每次以终端的方式打开一个 Shell,就必须执行一遍全局设置脚本。另一种说法比较猜测,早期的 OS X 上的默认 Shell 是 tcsh,后来苹果的开发人员将其切换为 bash 的时候压根 忘了这事、忘了这事……

我觉得第一种的解释靠谱一些,不过不管哪一种原因,我们来看看其中的区别。

在 Linux 上,当你登陆系统时,系统就执行/etc/profile以及~/.bash_profile~/.bash_login~/.profile中第一个存在的。之后每次以终端的方式打开一个 Shell,就不再执行这些,而是继承这些配置,并执行~/.bashrc

而在 OS X 上,登录后每次以终端的方式打开一个 Shell 都会执行/etc/profile以及~/.bash_profile~/.bash_login~/.profile,这时是 Login-Shell 的启动方式,因此不会执行~/.bashrc

Bash 启动脚本配置实践( OS X )

在知悉各个启动脚本的特性和用途后,我们可以对机器上的启动配置做如下优化:

  1. 将每个用户都需要使用的通用配置加入/etc/profile
  2. 将个人的、不涉及到终端特性的通用配置加入~/.profile
  3. 将个人的、Bash 相关的配置加入~/.bash_profile
  4. 将通用的 Bash 配置加入 ./bashrc

~/bash_profile的头部,加入以下脚本:

[ -r ~/.profile ] && source ~/.profile
[ -r ~/.bashrc ] && source ~/.bashrc

这里使用source命令将~/.profile~/.bashrc加入~/bash_profile中,得到了我们想要的配置。

如果在系统中切换使用其他的 Shell,比如 zsh,也可以参照类似的方式来配置。

参考文献

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