第四章 shell和环境变量

第四章 shell和环境变量

4.1 shell简介

4.1.1 编译器

一台计算机从基本架构上讲，由最基本的硬件组成硬件结构（如：cpu、内存、主板、声卡、显卡等），我们知道，硬件组成完备，但未安装操作系统的计算机被称为“裸机”。我们必须给“裸机”安装操作系统后，才可以正常使用。windows、Linux都属于操作系统范畴。

而我们安装完操作系统后，会在操作系统的基础上，后续安装各种应用软件，如：QQ、迅雷等。但是我们可以分析下，QQ、迅雷等软件，一般都是用java、C#、C++等编程语言编写的，这些编程语言我们称之为“高级程序语言”。而我们知道，计算机硬件只能职别二进制，即计算机硬件只可以运行二进制程序，称之为“机器语言程序”。那么，就需要有一个工具，可以把外围高级语言程序，翻译成计算机硬件可以执行的机器语言程序；并且，需要将硬件执行的二进制结果，再翻译回高级语言程序状态，交给外围程序显示。这种完成翻译工作的工具，我们称之为“命令解释器”，又称“编译器”。

从工作原理上讲，操作系统一般也由两部分组成：系统内核和编译器。系统内核负责计算机硬件的管理调度，如：支配磁盘读取数据，放入内存，再转入cpu执行。而编译器则负责把外围程序，翻译成内核可以识别的程序状态，支配硬件执行。具体结构，可参考下图：

而不同的操作系统，由于系统内核不同，所以也有各自不同的编译器，因此一种操作系统下的程序，无法在其他操作系统中执行。如：windows程序，无法在Linux中运行。

题外话，为了实现同一程序可以在不同操作系统上运行，java推出了自己独立的编译器：JDK。则在不同操作系统上安装对应版本的jdk后，同一个java程序即可在不同操作系统上运行了，所以我们经常称java解决了程序的跨平台问题。

那么，windows系统有自己的编译器（一般为.NetFramework系列），而Linux也有自己独立的编译器，Linux的编译器我们称为SHELL。

4.1.2 shell简介

shell是linux内核的一个外壳，它包在linux内核的外面，为用户和内核之间的交互提供了一个接口。当用户下达指令给操作系统的时候，实际上是把指令告诉shell，经过shell解释，处理后让内核作出相应的动作。而系统的回应和输出的信息也由shell处理，然后显示在用户的屏幕上。

shell有很多版本，如：bash、sh、ksh、csh等，RHEL系列默认使用bash。

4.2 命令分类

4.2.1 命令执行原理

我们先来对比一下windows，我们在windows的开始=>运行界面中输入命令，如：cmd（命令窗口）、mspaint（画图）、calc（计算器）等。

当在运行中输入命令执行时，windows实质是到c:\windows\system32\文件夹下去查找该命令对应的可执行程序并运行起来的，如图：

同样的道理，其实Linux中的命令，如：ls、cp、mv等，在系统中也都有其对应的可执行程序。我们可以使用如下命令查看得到

whereis ls ---查看指定命令对应的可执行程序和帮助文档的位置。如图

which ls ---查看指定命令的别名形态及可执行程序的位置

其中whereis显示结果中 /usr/bin/ls 是命令对应的可执行程序。/usr/share/man下所显示的文件是ls对应的帮助文档；which结果中alias行显示的是命令的别名。

注：关于命令别名，我们后续会有介绍

虽然whereis可查看到命令的可执行程序，但有些命令却查询不到，如：exit

具体原因请阅读下节内容。

4.2.2命令分类

Linux中，系统命令会根据命令程序所在位置不同，将命令划分为两大类：内建命令和外部命令。具体如下：

内建命令 ---又称内置命令

集成于系统shell之内，所以系统外部没有其对应的可执行程序，

内置命令可以直接运行，不需shell的编译；

内置命令使用whereis 时不可查

help ---查看所有内置命令

外部命令

位于系统的shell之外，有对应的可执行程序。

运行外部命令，会被shell编译后再交由内核执行；

外部命令 用whereis可查

内外部命令的应用，当下看来，好像区别不大，其实在将来的工作中，对于内外部命令的不同操作，会有很大的区别。就近而言，我们在之后的计划任务、sudo授权、shell编程等章节都会使用到外部命令的概念。

4.3 环境变量

4.3.1 环境变量的功能

我们还是从windows入手，前面讲过，当我们在开始=>运行中输入命令时，系统会到c:\windows\system32\文件夹下去查找该命令对应的程序。但是，读者们有没有会疑问：windows为什么会到这个文件夹下去查找，还有没有其他的文件夹下系统也会去查找呢？带着这个问题，我们来做如下操作：

右键 “计算机”=>属性=>左侧 “高级系统设置”=>下侧 “环境变量”

显示的就是windows的环境变量信息，如图：

在下侧的“系统变量”区域中，会看到path，这就是windows的一个环境变量。path的功能是，指定windows到哪些文件夹下去查找命令的可执行程序，相邻两项之间用;(分号)分隔。我们可以点击“编辑”按钮具体查看。

从此例可见，环境变量是表示系统中某一项工作状态的变量。我们可以这样去想：系统桌面的分辨率、桌面图标的字体大小、系统声音大小都是由变量做记录指定的。所以环境变量是任何一个系统都不可或缺的配置记录工具。

在Linux中，同样具备很多的环境变量来帮助系统记录各种配置。我们可以使用如下命令查看：

env ---查看系统环境变量

set ---查看所有环境变量

系统中常用的环境变量如下表：

表中值得注意的是：PATH、PS1、SHELL、HOME几个变量在工作中使用率较高，需要关注。

我们也可以使用echo命令输出环境变量的值。

echo $PATH ---$符表示提取变量的值，注：环境变量都为大写

另外，既然环境变量属于变量类型，则它是可以人为更改的，下面我们就来看一下如何更改环境变量的值。

4.3.2 更改环境变量的值

我们可以直接使用=为环境变量设置新的值，称为赋值操作，如：

PS1=”{\u@\h \t \W}\\$” ----更改命令提示符的显示格式，效果如下

命令中参数解释：\u用户名 \h主机名 \t时间 \d日期 \W当前相对路径

\w当前绝对路径 \\$身份符

命令中未使用的参数，读者可自行尝试一下，查看效果。

注：\符的功能是提取后面字母的特殊含义，具体操作会在下一章中做讲解

\\$是身份符的特定表示格式，因为$符在Linux中的含义较多，所以使

用\\$的格式。

在很多其他学习资料中会使用 export 变量=”值” 的格式配置环境变量的值。其实用不用export关键字对环境变量赋值，会有使用范围（又称为生存期）上的区别，但是对于我们初学者来说，效果基本差不多，所以在这里我们暂时不做过多的解释，大家可以理解为用不用export都可以实现赋值功能。有兴趣的读者也可以查阅相关资料加以区分。

4.4 环境变量配置文件

4.4.1重启失效的原因

我们更改了环境变量，当注销或重启后会发现所做的设置失效了，这是为什么么呢？其实Linux和unix一样，对于系统运行状态的配置会有专门的文件进行记录，我们称之为配置文件，配置文件都记录在磁盘上，系统的每项设置都会有专用的配置文件做记录。

当开机时，Linux会从磁盘上读取配置文件到内存中，日常手动输入命令做的系统更改是生效给了内存中的配置信息，并未更改磁盘上的配置文件，而内存中的数据会在注销或重启后清空，所以在系统注销或重启后，配置失效。

因此，必须手动编辑、更改磁盘上的配置文件，才能永久生效。

4.4.2配置环境变量配置文件

Linux关于环境变量的配置信息，有专用的环境变量配置，它分为两类：系统环境变量配置文件、个人环境变量配置文件。

系统环境变量配置文件

针对整个Linux系统生效，所有账号登录后都会遵守

/etc/bashrc(针对shell) /etc/profile(针对外围程序)

个人环境变量配置文件

每个用户都会有其独有的个人配置文件，针对单个用户生效，不影

响其他用户

$HOME/.bashrc(针对shell)

$HOME/.bash_profile(针对外围程序)

$HOME/.profile(功能与.bash_profile相同，默认不存在)

我们可以根据需要，编辑配置文件，以完成重启生效的配置。实验如下

vi /etc/profile ---在开头部分写入

PS1="{\u@\h \t \W}\\$"

注销或重启后查看效果

文件内容说明：该文件中开头部分会有很多#开头的文字。在Linux中，文档中以#开头的都是注释内容。注释，即计算机在执行、查看文件时会掠过、不做处理的文字，一般是给使用者做些说明解释作用的文字。

另外，更改环境变量配置文件后，新的配置重启后，如果进入的是GUI图形界面，打开终端窗口后，会无效过；但重启后若进入字符界面，则效果明显，具体原因我们将在shell编程章节中做解释。

4.4.3命令别名

Linux中还有一个较为使用的功能就是为命令设置别名。我们可以想象以下，如果有一个命令我们经常使用，但是命令又比较复杂，每次输入比较麻烦，那么我们可以定义一个简洁的命令来替代该复杂的命令，称为命令别名。

如：cd /etc/sysconfig/network-scripts 该目录为Linux的网卡文件的存放位置，如果我们工作中会经常进入该目录做操作，那么我们就可以为该命令设置一个简洁的替代命令。命令如下：

alias wk="cd/etc/sysconfig/network-scripts" ---定义命令别名

则以后每次输入wk后，就等于输入了cd /etc/sysconfig/network-scripts。

alias ---查看系统中的命令别名

unalias wk ---取消命令别名

注：alias命令后可见到系统shell自带的和用户自定义的命令别名。

如：ll=”ls -l” 等

但是，与环境变量的特性相同，alias设置的命令别名，也只是临时生效的，注销或重启后即失效了，所以若想自定义的别名永久生效，也需要将设置命令写入到环境变量配置文件中。