認識 BASH Shell zz

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zz：鳥哥的 Linux 私房菜
　      　      　
　      
認識 BASH Shell


最近更新日期：2006/10/05

文字模式 (command line) 這種指令下達的方式，在 Linux 裡面，其實就相當於是 bash 的工具與介面！ 因為 Linux 就是以 bash 為預設的 shell 的！那麼前幾章我們都已經很快樂的進行了很多的指令下達囉～ 所以說， bash shell
根本就不難吧～是啦！只要能夠熟悉的話，那麼確實他也不是這麼不可親近的一項工具啊～ 這個章節中，鳥哥會由變數談起，先講到環境變數的功能與修改的問題， 然後會繼續提到歷史指令的運用。接下來，就會談一下『資料流重導向』這個重要概念，
最後就是管線命令的利用啦！好好清一清腦門，準備用功去囉～ ^_^ 這個章節幾乎是所有 command line 與未來主機維護與管理的重要基礎，一定要好好仔細的閱讀喔！

1. Bash shell
　　1.1 什麼是 shell ？
　　1.2 系統的 shell 與 /etc/shells 功能
　　1.3 Bash shell 的功能
　　1.4 Bash shell 的內建命令： type
　　1.5 指令的下達
2. Shell 的變數功能
　　2.1 變數的取用與設定：echo, 變數設定規則, unset
　　2.2 變數的用途？
　　2.3 環境變數的功能： env, 一些重要的環境變數, set, export
　　2.4 語系檔案的變數 (locale)
　　2.5 變數的有效範圍：
　　2.6 變數鍵盤讀取、陣列與宣告： read, declare, array
　　2.7 與檔案系統及程序的限制關係： ulimit
　　2.8 其他額外變數功能
3. 命令別名與歷史命令：
　　3.1 命令別名設定： alias, unalias
　　3.2 歷史命令： history, HISTSIZE
4. Bash shell 使用環境：
　　4.1 絕對路徑與相對路徑
　　4.2 登錄訊息顯示資料： /etc/issue, /etc/motd
　　4.3 環境設定檔： bashrc, ~/.bashrc, ~/.profile, profile...,/etc/inputrc, source
　　4.4 終端機的環境設定： stty, set
　　4.5 萬用字元與特殊符號：
5. 資料流重導向 (redirecte)
　　5.1 何謂資料流重導向？
　　5.2 命令執行的判斷依據： ; , &&, ||
6. 管線命令 (pipe)：
　　6.1 擷取命令： cut, grep
　　6.2 排序命令： sort, wc, uniq
　　6.3 雙向重導向： tee
　　6.4 字元轉換命令： tr, col, join, paste, expand
　　6.5 分割命令： split
　　6.6 參數代換： xargs
　　6.7 關於減號 - 的用途
7. 本章習題練習
8. 針對本文的建議：http://phorum.vbird.org/viewtopic.php?t=23884
大標題的圖示Bash shell
我們在前面的 什麼是 Linux 那個章節當中，提到了， 管理整個硬體的其實是核心 (kernel)，那我們一般使用者 (user) 則是以 shell 來跟核心溝通～ 讓核心達到我們所想要達到的工作目的。那麼系統有多少 shell 可用呢？ 為什麼我們要使用 bash 啊？！底下分別來談一談喔！

小標題的圖示什麼是 Shell？
這應該是個蠻有趣的話題：『什麼是 Shell ？』相信只要摸過電腦，對於作業系統 ( 不論是 Linux 、 Unix 或者是 Windows ) 有點概念的朋友們大多聽過這個名詞，因為只要有『作業系統』那麼就離不開 Shell 這個東西。不過，在討論 Shell
之前，我們先來瞭解一下電腦的運作狀況吧！ 舉個例子來說：當你要電腦傳輸出來『音樂』的時候，你的電腦需要什麼東西呢？

   1. 當然就是需要你的硬體有『音效卡晶片』這個硬體配備，否則怎麼會有聲音；
   2. 作業系統的核心可以支援這個晶片組，當然還需要提供晶片的驅動程式囉；
   3. 需要使用者（就是你）輸入發生聲音的指令囉！

這就是基本的一個輸出聲音的需要的步驟！那麼也就是說，你必須要『輸入』一個指令之後， 『硬體』才會透過你下達的指令來工作！嘿嘿！那麼硬體如何知道你下達的指令呢？那就是 kernel （核心）的控制工作了！瞭解了嗎？沒錯！也就是說，我們必須要透過『 Shell
』將我們輸入的指令與 Kernel 溝通，好讓 Kernel 可以控制硬體來正確無誤的工作！ 基本上，我們可以透過底下這兩張圖來說明一下：

硬體、核心與使用者的相關性圖示
圖一、硬體、核心與使用者的相關性圖示

硬體、核心與使用者的相關性圖示
圖二、硬體、核心與使用者的相關性圖示

基本上，替我們工作的是『硬體』，而控制硬體的是『核心』，再來，我們使用者乃是利用『Shell』控制一些 kernel 提供的 『工具 (Utility)』來操控硬體替我們正確的工作。再進一步來說，由於 kernel 聽不懂人類的語言，而人類也沒有辦法直接記得 kernel
的語言，所以兩者的溝通就得藉由 shell 來支援了！(其實早期的 DOS 的文字介面也是使用 shell 來溝通呀！那個 shell 的名稱就叫做 command.com ，還記得嗎？ ^_^)

以字面上的意思來說， kernel 是『核心』的意思，而 Shell 是『殼』的意思，呵呵！也就是說， shell 是最外頭的咚咚！而 kernel 乃是最內層的的咚咚啦！核心是作業系統的最底層的東西！ 這個核心裡頭包括了各種的支援硬體的工具！當然囉，如果你的硬體太新，而你的 kernel
並沒有支援的話，那麼很抱歉，你的 Shell 能力再怎麼強，也沒有辦法使硬體工作的！ 這樣可以瞭解了嗎？呵呵！沒錯！使電腦主機工作的正是核心的任務，但是操作核心來替使用者工作的，卻是 shell 喔！因此，有時候你的 shell 搞了老半天，硬體卻不能工作的時候，請注意，
您的『核心』是否正確呢？阿！扯遠了！這是 kernel 章節才要說的東西。

# 我幹嘛要學習文字模式的 Shell 呢？
我們常常提到的 shell 其實是比較狹隘的定義，一般來說，在 Linux 裡頭，所謂的 shell 就是指 BASH 這個文字模式的 shell 囉。但是，廣義的 shell 也可以是 KDE 之類的圖形介面控制軟體呢！ 因為他也可以幫我們與 kernel 進行溝通啊！不過，在鳥哥的 Linux 私房菜裡面，
如果沒有特別說明的話，那麼我們的 shell 指的是比較狹義的，也就是文字模式的 shell 喔！

另外，鳥哥常常聽到這個問題：『我幹嘛要學習 shell 呢？ 不是已經有很多的工具可以提供我設定我的主機了？我為何要花這麼多時間去學指令呢？不是以 X Window 按一按幾個按鈕就可以搞定了嗎？為什麼要這麼麻煩？』唉～還是得一再地強調， X Window 還有 Web
介面的設定工具例如 webmin 是真的好用的傢伙， 他真的可以幫助我們很簡易的設定好我們的主機，甚至是一些很進階的設定都可以幫我們搞定。

但是鳥哥在序章裡面也已經提到過相當多次了， X Window 的介面雖然親善，功能雖然強大，而 web 介面的工具也可以提供我們很友善的服務，但是畢竟他是將所有利用到的套件都整合在一起的一個套件而已，
並非是一個完整的套件，所以某些時候當你升級或者是使用其他套件管理模組( 例如 tarball 而非 rpm 檔案等等 )時，就會造成設定的困擾了。

此外，遠端連線時，文字介面的傳輸速度一定比較快， 而且，較不容易出現斷線或者是資訊外流的問題，因此， shell 真的是得學習的一項工具。而且，他可以讓您更深入 Linux ，更瞭解他， 而不是只會按一按滑鼠而已！所謂『天助自助者！』多摸一點文字模式的東西，會讓你與
Linux 更親近呢！

有些朋友也很可愛，常會說：『我學這麼多幹什麼？ 又不常用，也用不到！』嘿嘿！有沒有聽過『書到用時方恨少？』 當你的主機一切安然無恙的時候，您當然會覺得好像學這麼多的東西一點幫助也沒有呀！ 萬一，某一天真的不幸給他中標了，您該如何是好？是直接重新安裝？
還是先追蹤入侵來源後進行漏洞的修補？或者是乾脆就關站好了？這當然涉及很多的考量， 但就以鳥哥的觀點來看，多學一點總是好的，尤其我們可以有備而無患嘛！甚至學的不精也沒有關係，瞭解概念也就 OK 啦！畢竟沒有人要您一定要背這麼多的內容啦！瞭解概念就很了不起了！

此外，如果您真的有心想要將您的主機管理的好，那麼良好的 shell 程式編寫是一定需要的啦！就鳥哥自己來說，我管理的主機雖然還不算多， 只有區區不到十部，但是如果每部主機都要花上幾十分鐘來查閱他的 log file
以及相關的資訊，那麼我可能會瘋掉！基本上，也太沒有效率了！這個時候，如果能夠藉由 shell 提供的命令重導向( 或稱資料流重導向 )，以及管線命令，呵呵！那麼我分析 log file 只要花費不到十分鐘就可以看完所有的主機之重要資訊了！相當的好用呢！

由於學習 shell 的好處真的是多多啦！所以，如果您是個系統管理員，或者有心想要管理系統的話，那麼 shell 這個東西與 shell scripts 這個東西，真的真的有必要看一看！
小標題的圖示系統的 shell 與 /etc/shells 功能
知道什麼是 Shell 之後，那麼我們來瞭解一下 Linux 使用的是哪一個 shell 呢？什麼！哪一個？難道說 shell 不就是『一個 shell 嗎？』哈哈！那可不！由於早年的 Unix 年代，發展者眾，所以由於 shell 依據發展者的不同就有許多的版本，例如常聽到的 Bourne SHell (sh)
、在 Sun 裡頭預設的 C SHell、 商業上常用的 K SHell、, 還有 TCSH 等等，每一種 Shell 都各有其特點。至於 Linux 使用的這一種版本就稱為『 Bourne Again SHell (簡稱 bash) 』，這個 Shell 是 Bourne Shell 的增強版本，也是基準於 GNU 的架構下發展出來的呦！

在介紹 shell 的優點之前，先來說一說 shell 的簡單歷史吧：第一個流行的 shell 是由 Steven Bourne 發展出來的，為了紀念他所以就稱為 Bourne shell ，或直接簡稱為 sh ！而後來另一個廣為流傳的 shell 是由柏克萊大學的 Bill Joy 設計依附於 BSD 版的 Unix 系統中的
shell ，這個 shell 的語法有點類似 C 語言，所以才得名為 C shell ，簡稱為 csh ！由於在學術界 Sun 主機勢力相當的龐大，而 Sun 主要是 BSD 的分支之一，所以 C shell 也是另一個很重要而且流傳很廣的 shell 之一 ( 因為太多的程式設計師使用的就是 C 語言啦！
)！(還記得我們在 Linux 是什麼那一章提到的吧？ Sun 公司的創始人就是 Bill Joy，而 BSD 最早就是 Bill Joy 發展出來的啊！)。

那麼目前我們的 Linux (以 FC4 為例) 有多少我們可以使用的 shells 呢？ 你可以檢查一下 /etc/shells 這個檔案，至少就有底下這幾個可以用的 shells：

    * /bin/sh (已經被 /bin/bash 所取代)
    * /bin/bash (就是 Linux 預設的 shell)
    * /bin/ksh (Kornshell 由 AT&T Bell lab. 發展出來的，相容於 bash)
    * /bin/tcsh (整合 C Shell ，提供更多的功能)
    * /bin/csh (已經被 /bin/tcsh 所取代)
    * /bin/zsh (基於 ksh 發展出來的，功能更強大的 shell)

由上面的說明中，我們大概可以發現，其實各主要 shell 的功能都差不多， 有的只是語法上面的不同而已。目前一般的使用者使用習慣上，似乎是以 bash 及 csh 為主要的兩個 shell 。OK！這麼多的 shell 我要使用哪一個啊？呵呵！使用 Linux 支援最廣泛的 bash 就好了！
不要想太多！另外，咦！為什麼我們系統上的 shell 要寫入 /etc/shells 這個檔案啊？ 這是因為系統某些服務在運行過程中， 會去檢查使用者能夠使用的 shells ，而這些 shell 的查詢就是藉由 /etc/shells 這個檔案囉！

舉例來說，某些 FTP 網站會去檢查使用者的可用 shell ，而如果你不想要讓這些使用者使用 FTP 以外的主機資源時，可能會給予該使用者一些怪怪的 shell，讓使用者無法以其他服務登入主機。 這個時候，你就得將那些怪怪的 shell 寫到 /etc/shells 當中了。舉例來說，我們的
FC4 的 /etc/shells 裡頭就有個 /sbin/nologin 檔案的存在，這個就是我們說的怪怪的 shell 囉～

那麼，再想一想，我這個使用者什麼時候可以取得 shell 來工作呢？還有， 我這個使用者預設會取得哪一個 shell 啊？！還記得我們在 首次進入 Linux -- 以文字方式登入 那個章節當中提到的登入動作吧？當我登入的時候，系統就會給我一個 shell 讓我來工作了。
而這個登入取得的 shell 就記錄在 /etc/passwd 這個檔案內！這個檔案的內容是啥？

[root@linux ~]# cat /etc/passwd
root:0:0:root:/root:/bin/bash
bin:1:1:bin:/bin:/sbin/nologin
daemon:2:2:daemon:/sbin:/sbin/nologin
....(中間省略).....

如上所示，在每一行的最後一個資料，就是您登入後，可以取得的預設的 shell 啦！ 那你也會看到， root 是 /bin/bash ，不過，系統帳號 bin 與 daemon 等等，就使用那個怪怪的 /sbin/nologin 囉～關於使用者這部分的內容，我們留在 帳號管理 時提供更多的說明。

小標題的圖示Bash shell 的功能
既然 /bin/bash 是 Linux 預設的 shell ，那麼總是得瞭解一下這個玩意兒吧！ BASH 是怎麼一回事呢？這個 shell 是 GNU 計畫中重要的工具軟體之一，目前也是 GNU 作業系統中標準的 shell ，他主要相容於 sh ，並且依據一些使用者需求，而加強的 shell
版本，可以說目前幾乎所有的 Linux distribution 都是使用 bash 作為管理核心的主要 shell ！因此，不論您使用的是那個 distribution ，你都難逃需要學習 bash 的宿命啦！那麼這個 shell 有什麼好處，幹嘛 Linux 要使用他作為預設的 shell 呢？ BASH
主要的優點有底下幾個：

# 命令編修能力（類似 DOS 的 doskey 功能）：
使用 bash 裡頭，個人認為相當棒的一個功能就是『他能記憶使用過的指令！』 這功能真的相當的棒！因為我只要在指令列按『上下鍵』就可以找到前一個輸入的指令！而在很多 distribution 裡頭，預設的指令記憶功能可以到達 1000 個！也就是說，
你曾經下達過的指令都被記錄下來了，記錄的檔案在你的家目錄內的 .bash_history ！不過，需要留意的是， ~/.bash_history 記錄的是前一次登入以前所執行過的指令， 而至於這一次登入所執行的指令都被暫存在暫記憶體中，當您成功的登出系統後，該指令記憶才會記錄到
.bash_history 當中！

這有什麼功能呢？最大的好處就是可以『查詢曾經做過的舉動！』， 如此可以知道你的執行步驟，那麼就可以追蹤您曾下達的指令，以作為除錯的工具！ 但如此一來也有個煩惱，就是如果被駭客入侵了，那麼他只要翻你曾經執行過的指令， 剛好你的指令又跟系統有關（例如直接輸入
MySQL 的密碼在指令列上面）那麼很容易就被破解你的 Linux 主機！所以，最好是將記錄的指令數目減小一點較好！

# 命令與檔案補全功能：
還記得我們在 首次進入 Linux 的熱門按鍵 一節當中提到的 [tab] 這個按鍵嗎？！這個按鍵的功能就是在 bash 裡頭才有的啦！常常在 bash 環境中使用 [tab] 是個很棒的習慣喔！因為至少可以讓你 1)少打很多字； 2)確定輸入的資料是正確的！ 使用 [tab] 按鍵的時機依據 [tab]
接在指令後或參數後而有所不同。我們再複習一次：

    * [Tab] 接在一串指令的第一個字的後面，則為命令補全；
    * [Tab] 接在一串指令的第二個字以後時，則為『檔案補齊』！

所以說，如果我想要知道我的環境中，所有可以執行的指令有幾個？ 就直接在 bash 的提示字元後面輸入兩個 [tab][tab] 就能夠輸出所有的可執行指令了。 那如果想要知道系統當中所有以 c 為開頭的指令呢？就按下 c[tab][tab] 就好啦！ ^_^

是的！真的是很方便的功能，所以，有事沒事，在 bash shell 底下，多按幾次 [tab] 是一個不錯的習慣啦！

# 命令別名(alias)設定功能：
假如我需要知道這個目錄底下的所有檔案（包含隱藏檔）及所有的檔案屬性，那麼我就必須要下達 ls -al 這樣的指令列，唉！真麻煩，有沒有更快的取代方式？呵呵！就使用命令別名呀！例如我最喜歡直接以 lm 這個自訂的命令來取代上面的命令，也就是說， lm 會等於 ls -al
這樣的一個功能，嘿！那麼要如何作呢？就使用 alias 即可！你可以在指令列輸入 alias 就可以知道目前的命令別名有哪些了！也可以直接下達命令來設定別名呦：

      alias lm='ls -al'

# 工作控制(jobs)、前景背景控制：
這部分我們在之後的資源管理章節中會再提及！ 使用前、背景的控制可以讓工作進行的更為順利！至於工作控制(jobs)的用途則更廣， 可以讓我們隨時將工作丟到背景中執行！而不怕不小心使用了 [Ctrl] + c
來停掉該程序！真是好樣的！此外，也可以在單一登入的環境中，達到多工的目的呢！

# Shell scripts 的強大功能：
在 DOS 年代還記得將一堆指令寫在一起的所謂的『批次檔』吧？在 Linux 底下的 shell scripts 則發揮的更為強大的功能，可以將您日常生活當中常需要下達的連續指令寫成一個檔案， 該檔案並且可以透過對談互動式的方式來進行主機的偵測工作！也可以藉由 shell
提供的環境變數及相關指令來進行設計，哇！整個設計下來幾乎就是一個小型的程式語言了！該 scripts 的功能真的是超乎我的想像之外！以前在 DOS 底下需要程式語言才能寫的東西，在 Linux 底下使用簡單的 shell scripts
就可以幫你達成了！真的厲害！！這部分我們在後續章節再來談！

# 萬用字元！
除了完整的字串之外， bash 還支援許多的萬用字元來幫助使用者查詢與指令下達。 舉例來說，想要知道 /usr/X11R6/bin 底下有多少以 xt 為開頭的檔案嗎？使用： ls -l /usr/X11R6/bin/xt* 就能夠知道囉～此外，還有其他可供利用的萬用字元， 這些都能夠加快使用者的操作呢！
小標題的圖示Bash shell 的內建命令： type
我們在首次進入 Linux 章節當中，提到關於 Linux 的線上說明文件 部分，也就是 man page 的內容，那麼 bash 有沒有什麼說明文件啊？開玩笑～ 這麼棒的東西怎麼可能沒有說明文件！請您在 shell 的環境下，直接輸入 man bash 瞧一瞧，
嘿嘿！不是蓋的吧！讓您看個幾天幾夜也無法看完的 bash 說明文件，可是很詳盡的資料啊！ ^_^

不過，在這個 man bash 所出現的 man page 當中，不知道您是否有察覺到，咦！ 怎麼這個說明文件裡面有其他的檔案說明啊？舉例來說，那個 cd 指令的說明就在這個 man page 內？ 然後我直接輸入 man cd
時，怎麼出現的畫面中，最上方竟然出現一堆指令的介紹？？這是怎麼回事？ 為了方便 shell 的操作，其實 bash 已經『內建』了很多指令了，例如上面提到的 cd ， 還有例如 umask 等等的指令，都是內建在 bash 當中的呢！

那我怎麼知道這個指令是來自於外部指令(指的是其他非 bash 套件所提供的指令) 或是內建在 bash 當中的呢？ 嘿嘿！利用 type 這個指令來觀察即可！舉例來說：

[root@linux ~]# type [-tpa] name
參數：
    ：不加任何參數時，則 type 會顯示出那個 name 是外部指令還是 bash 內建的指令！
-t  ：當加入 -t 參數時，type 會將 name 以底下這些字眼顯示出他的意義：
      file    ：表示為外部指令；
      alias   ：表示該指令為命令別名所設定的名稱；
      builtin ：表示該指令為 bash 內建的指令功能；
-p  ：如果後面接的 name 為指令時，會顯示完整檔名(外部指令)或顯示為內建指令；
-a  ：會將由 PATH 變數定義的路徑中，將所有含有 name 的指令都列出來，包含 alias
範例：
範例一：查詢一下 ls 這個指令是否為 bash 內建？
[root@linux ~]# type ls
ls is aliased to `ls --color=tty'
# 沒有加上任何參數，僅列出 ls 這個指令的最主要使用情況
[root@linux ~]# type -t ls
alias
# -t 參數則僅列出 ls 這個指令的最主要使用情況說明
[root@linux ~]# type -a ls
ls is aliased to `ls --color=tty'
ls is /bin/ls
# 利用所有方法找出來的 ls 相關資訊都會被列出來！

範例二：那麼 cd 呢？
[root@linux ~]# type cd
cd is a shell builtin

透過 type 這個指令的用途，我們可以知道每個指令是否為 bash 的內建指令。 此外，由於利用 type 搜尋後面的名稱時，如果後面接的名稱並不能以執行檔的狀態被找到， 那麼該名稱是不會被顯示出來的。舉例來說，您的 FC4 應該不會有 vbird 這個指令吧？！ 輸入 type -p
vbird 看一下，果然沒有輸出任何資料！而如果您輸入的是 type -p touch 呢？ 則會出現 /bin/touch ！呵呵！所以，這個 type 也可以用來作為類似 which 指令的用途啦！找指令用的！

小標題的圖示指令的下達
我們在 首次進入 Linux 一節當中，已經提到過在 shell 環境下的指令下達方式，不過，因為這個部分實在很重要，所以，我們還是再次的提醒一次！

[root@linux ~]# command [-options] parameter1 parameter2 ...
                  指令     選項      參數(1)    參數(2)
說明：
0. 一行指�

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