Node.js 模拟 Linux 环境

🧩 项目介绍

该项目使用 Node.js 实现了一个模拟的 Linux 终端环境 ，支持多种常见的 Linux 命令（如 ls, cd, cat, mkdir, rm 等），所有文件操作都在内存中进行，并持久化到本地文件系统中。适合用于学习 Shell 命令实现原理、文件系统结构或作为教学演示工具。

📦 依赖安装

确保你已安装 Node.js（建议版本 14+），然后运行以下命令安装依赖：

bash 复制代码

npm install

🚀 启动项目

在项目根目录下运行：

bash 复制代码

node index.js

你会看到命令提示符：

bash 复制代码

simu-shell:~$ _

此时你可以输入 Linux 命令进行操作。

📚 支持命令列表

以下是你可以在模拟终端中使用的命令及其基本用法说明：

命令	用法示例	功能说明
`help`	`help`	显示所有可用命令
`exit`	`exit`	退出模拟终端
`clear`	`clear`	清空终端屏幕
`history`	`history`	查看历史命令
`pwd`	`pwd`	显示当前路径
`ls`	`ls`	列出当前目录下的文件
`ll`	`ll`	显示当前目录下的详细文件信息（带类型、大小、修改时间等）
`cd`	`cd /home/user`	切换目录
`mkdir`	`mkdir newdir`	创建目录
`rmdir`	`rmdir emptydir`	删除空目录
`rm`	`rm file.txt` `rm -r dir`	删除文件或目录（递归）
`touch`	`touch newfile.txt`	创建空文件
`echo`	`echo "Hello" > file.txt`	将字符串写入文件
`cat`	`cat file.txt`	查看文件内容
`cp`	`cp src.txt dest.txt`	复制文件或目录
`mv`	`mv oldname.txt newname.txt`	移动或重命名文件/目录
`head`	`head file.txt` `head -n 5 file.txt`	查看文件前几行
`tail`	`tail file.txt` `tail -n 5 file.txt`	查看文件最后几行
`grep`	`grep "hello" file.txt`	在文件中查找字符串
`find`	`find file.txt`	查找文件
`stat`	`stat file.txt`	显示文件或目录的详细信息
`vim`	`vim file.txt`	编辑文件
`yum`	`yum install https://downloads.mysql.com/archives/get/p/23/file/mysql-5.7.26-winx64.zip`	下载文件
`zip`	`zip -r archive.zip test.txt`	压缩文件
`unzip`	`unzip archive.zip -d unzip_target`	解压文件
`rz`	`rz a.txt`	上传文件
`sz`	`sz a.txt`	下载文件

💡 示例操作流程

你可以在模拟终端中依次执行以下命令来测试功能：

bash 复制代码

help
ls
mkdir test
cd test
touch file.txt
echo "Hello World" > file.txt
cat file.txt
cp file.txt copy.txt
ls
mv copy.txt renamed.txt
cat renamed.txt
rm renamed.txt
ls
cd ..
rm -r test

🧪 测试脚本

项目中提供了 test.md 文件，里面包含了完整的测试命令集，建议你在终端中逐步运行测试命令以验证所有功能是否正常。

🧱 数据持久化机制

项目使用了内存中的虚拟文件系统（VFS），并通过以下方式持久化：

文件内容保存在 storage/files/ 目录下，使用 UUID 命名；
文件系统结构保存在 vfs_data.json 中，每次操作后会自动保存。

📁 项目结构说明

复制代码

nodejs模拟Linux环境/
├── index.js                  # 主程序入口
├── shell.js                  # 命令处理核心逻辑
├── commands/                 # 各命令的实现
├── vfs.js                    # 虚拟文件系统核心
├── storage.js                # 文件系统结构的持久化
├── fileStorage.js            # 文件内容的持久化
├── utils.js                  # 工具函数（如引号解析）
├── test.md                   # 测试命令列表
├── README.md                 # 本文件
└── package.json              # 项目依赖配置

✅ 项目特点

🧠 使用纯 Node.js 实现，无需依赖外部库（除 uuid）；
💾 支持数据持久化，重启后可恢复文件系统状态；
📚 支持大多数常见 Linux 命令；
🛠️ 结构清晰，便于扩展新命令或修改现有逻辑；
🧪 提供完整测试用例，方便验证功能。

📎 扩展建议

你可以根据需要扩展以下功能：

添加新的命令（如 chmod, chmod, grep -r）；
支持管道（|）和重定向（>>, <）；
支持用户权限管理；
添加命令自动补全；
添加图形化界面（Electron）；
支持多用户系统。

源码下载

Node.js 模拟 Linux 环境

核心代码

tool/index.js

javascript 复制代码

// index.js
const readline = require('readline');
const { processCommand } = require('./shell');
const { loadHistory, saveHistory } = require('./historyStorage');

const rl = readline.createInterface({
    input: process.stdin,
    output: process.stdout,
    prompt: 'simu-shell:~$ ',
});

// 启动时清屏
process.stdout.write('\x1B[2J\x1B[0f');

rl.history = loadHistory();
rl.historySize = 100;

rl.prompt();

rl.on('line', (line) => {
    const trimmed = line.trim();
    processCommand(trimmed, rl, () => {
        rl.prompt();
    });
}).on('close', () => {
    saveHistory(rl.history);
    console.log('\n退出模拟终端');
    process.exit(0);
});

tool/vfs.js

javascript 复制代码

// vfs.js

const path = require('path');

const fs = require('./storage').load({
    '/': {
        type: 'dir',
        children: {
            home: {
                type: 'dir',
                children: {
                    user: {
                        type: 'dir',
                        children: {
                            'file.txt': { type: 'file', content: 'Hello World' },
                            'notes.md': { type: 'file', content: '# My Notes' }
                        }
                    }
                }
            },
            bin: {
                type: 'dir',
                children: {}
            }
        }
    }
});

const storage = require('./storage');

// 每次修改后自动保存
function persist() {
    storage.save(fs);
}

// 提供一个统一的写入接口
function updateFilesystem(mutateFn) {
    mutateFn(fs);
    persist();
}

function readdir(path, callback) {
    const parts = path.split('/').filter(p => p !== '');
    let current = fs['/'];

    for (let part of parts) {
        if (current && current.type === 'dir' && current.children[part]) {
            current = current.children[part];
        } else {
            return callback(`找不到目录: ${path}`);
        }
    }

    callback(null, Object.keys(current.children));
}

function chdir(path, currentDir, callback) {
    const resolvedPath = resolvePath(path, currentDir);
    const parts = resolvedPath.split('/').filter(p => p !== '');
    let current = fs['/'];

    for (let part of parts) {
        if (current && current.type === 'dir' && current.children[part]) {
            current = current.children[part];
        } else {
            return callback(`找不到目录: ${resolvedPath}`);
        }
    }

    callback(null, resolvedPath);
}

function resolvePath(path, currentDir) {
    if (path.startsWith('/')) return path;
    if (currentDir === "/") return normalizePath(`/${path}`);
    return normalizePath(`${currentDir}/${path}`);
}

function normalizePath(inputPath) {
    // 使用 path.normalize 解析 .. 等相对路径
    let normalized = path.normalize(inputPath)
        .replace(/^(\.\.\/|\/)?/, '')  // 移除开头的 ./ ../ /
        .replace(/\\/g, '/');          // 统一为正斜杠

    if (normalized.startsWith("/")) {
        return normalized;
    }
    return '/' + normalized;
}

function getNodeByPath(path) {
    const parts = path.split('/').filter(p => p !== '');
    let current = fs['/'];
    for (let part of parts) {
        if (current && current.type === 'dir' && current.children[part]) {
            current = current.children[part];
        } else {
            return null;
        }
    }
    return current;
}

function getDirStats(node) {
    let totalSize = 0;
    let latestTime = new Date(node.mtime);

    function traverse(current) {
        if (current.type === 'file') {
            totalSize += current.size;
            const mtime = new Date(current.mtime);
            if (mtime > latestTime) latestTime = mtime;
        } else if (current.type === 'dir') {
            for (let child of Object.values(current.children)) {
                traverse(child);
            }
        }
    }

    traverse(node);
    return {
        size: totalSize,
        mtime: latestTime.toISOString()
    };
}

module.exports = {
    fs,
    readdir,
    chdir,
    resolvePath,
    normalizePath,
    updateFilesystem,
    getNodeByPath,
    getDirStats
};

tool/shell.js

javascript 复制代码

// shell.js
const vfs = require('./vfs');
const fs = vfs.fs;

const commands = {
    cat: require('./commands/cat'),
    cd: require('./commands/cd'),
    clear: require('./commands/clear'),
    cp: require('./commands/cp'),
    echo: require('./commands/echo'),
    exit: require('./commands/exit'),
    find: require('./commands/find'),
    grep: require('./commands/grep'),
    head: require('./commands/head'),
    help: require('./commands/help'),
    history: require('./commands/history'),
    ll: require('./commands/ll'),
    ls: require('./commands/ls'),
    mkdir: require('./commands/mkdir'),
    mv: require('./commands/mv'),
    pwd: require('./commands/pwd'),
    rm: require('./commands/rm'),
    rmdir: require('./commands/rmdir'),
    stat: require('./commands/stat'),
    tail: require('./commands/tail'),
    touch: require('./commands/touch'),
    vim: require('./commands/vim'),
    yum: require('./commands/yum'),
    zip: require('./commands/zip'),
    unzip: require('./commands/unzip'),
    rz: require('./commands/rz'),
    sz: require('./commands/sz'),
};

let currentDir = '/home/user';

function processCommand(input, rl, promptCall) {
    const args = input.trim().split(/\s+/);
    const cmd = args[0];

    if (!commands[cmd]) {
        console.log(`命令未找到: ${cmd}`);
        promptCall();
        return;
    } else if (cmd === 'history') {
        commands[cmd].execute([], currentDir, rl);
        promptCall();
        return;
    } else if (cmd === 'vim') {
        commands[cmd].execute(args, currentDir, rl);
        return;
    } else if (cmd === 'yum') {
        commands[cmd].execute(args, currentDir, rl);
        return;
    } else if (cmd === 'exit') {
        commands[cmd].execute(rl);
        return;
    }

    commands[cmd].execute(args, currentDir, (newDir) => {
        if (newDir) currentDir = newDir;
    });
    promptCall();
}

module.exports = { processCommand };

Node.js 模拟 Linux 环境

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🚀 启动项目

📚 支持命令列表

💡 示例操作流程

🧪 测试脚本

🧱 数据持久化机制

📁 项目结构说明

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