Linux Bash(一)

认识与学习 BASH

1.1 硬件、内核与 Shell 的关系

① 三者层次结构：

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硬件（Hardware）
   ↑
内核（Kernel）
   ↑
Shell（命令解释器）
   ↑
用户（User）

硬件：CPU、内存、硬盘、网卡等。
内核（Kernel）：操作系统的核心，负责管理硬件资源、文件系统、进程调度、内存管理、驱动接口等。
Shell：内核的"外壳"，用户与系统交互的接口（命令行解释器）。
用户：通过 Shell 发出命令 → Shell 解析并调用内核 → 内核操作硬件 → 返回结果给用户。

② 底层原理与过程：

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用户输入命令 → Shell 解析命令 → 调用系统调用(syscall)
→ 内核执行操作 → 返回结果到 Shell → 显示输出

③ Shell 的本质：

是一种运行在用户空间的命令解释器程序。
提供交互模式（命令行）和批处理模式（Shell脚本）。

1.2 为什么要学习命令行模式的 Shell？

① 一致性（Consistency）

图形界面在不同发行版之间差异大，但命令行在各种 Linux 系统中几乎通用。
远程管理（SSH）主要依赖命令行环境。
许多自动化工具（如 Ansible、Docker、K8s）底层依赖命令执行。

② Shell 脚本的威力

可将重复任务自动化（系统管理、部署、备份等）。
脚本语言 → 可编程接口 → 与系统资源深度结合。
提升效率、可维护性、稳定性。

1.3 系统的合法 Shell 与 `/etc/shells` 的功能

① /etc/shells 文件作用：

列出系统中允许使用的合法登录 Shell。
登录时，系统会检查用户设置的 Shell 是否在该文件中。
部分程序（如 FTP、chsh）也会参考此文件判断 Shell 合法性。

查看内容：

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cat /etc/shells

常见输出示例：

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/bin/bash
/bin/sh
/bin/zsh
/sbin/nologin

② 不同种类的 Shell：

Shell 名称	可执行文件路径	特点
bash	/bin/bash	默认、最常用，功能丰富，兼容 sh
sh	/bin/sh	最早的 Shell，简单、标准化
zsh	/bin/zsh	高度可定制，功能强大（自动补全、美化）
csh / tcsh	/bin/csh, /bin/tcsh	C语法风格，脚本不兼容 bash
dash	/bin/dash	启动快，Ubuntu 默认 /bin/sh
/sbin/nologin	/sbin/nologin	用于禁用登录（如系统用户）

③ /sbin/nologin 的功能：

分配给系统服务账户 或禁止登录的用户。
若用户尝试登录，将显示一条信息并拒绝进入 Shell。
示例：

grep nologin /etc/passwd

1.4 Bash Shell 的功能

Bash（Bourne Again SHell）不仅是命令解释器，也是一种功能强大的交互式环境，支持历史记录、补全、别名、作业控制、脚本自动化等高级功能。

（1）命令历史（History）

功能： 记录用户输入的命令，方便回顾与重复执行。

常用命令与操作：

操作	功能
`history`	显示历史命令列表
`history n`	显示最近 n 条命令
`!n`	执行历史列表中第 n 条命令
`!!`	重复执行上一条命令
`!keyword`	执行最近以 keyword 开头的命令
`Ctrl + r`	向后搜索历史命令（交互式）
`~/.bash_history`	历史命令文件，登录时加载、退出时保存

（2）自动补全（Tab Completion）

功能： 使用 Tab 键自动补齐命令或文件路径。

Tab：补全命令或文件名。
Tab Tab：显示所有可能的补全选项。
Bash 通过内建补全机制 + /etc/bash_completion 实现。

示例：

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cd /et<Tab>   # 自动补全为 /etc/

（3）命令别名（Alias）

功能： 给复杂命令起短名，提高效率。

常用操作：

命令	功能
`alias`	查看当前定义的别名
`alias ll='ls -l --color=auto'`	定义别名
`unalias ll`	删除别名
`echo "alias ll='ls -l --color=auto'" >> ~/.bashrc`	永久生效

原理说明：

alias 是 Shell 的内部机制（解析时替换），不是环境变量。
定义的别名仅在当前会话有效，需写入 ~/.bashrc 才能持久化。

（4）作业控制（Job Control）

功能： 同时管理多个进程，控制前后台运行。

命令/操作	功能
`command &`	将命令放入后台执行
`jobs`	查看当前作业列表
`fg %n`	将第 n 个作业调回前台
`bg %n`	将第 n 个作业放到后台运行
`Ctrl + Z`	暂停当前前台任务（转为后台"停止"状态）
`kill %n`	终止第 n 个作业
`disown`	脱离当前 shell 控制（防止退出时被终止）

示例：

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sleep 100 &
jobs
fg %1

（5）Shell 脚本（Shell Script）

功能： 批量自动执行命令的文本文件。

基本格式：

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#!/bin/bash
# 示例脚本
echo "Hello, Linux!"

执行方法：

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bash script.sh
# 或赋予可执行权限后直接执行
chmod +x script.sh
./script.sh

（6）通配符（Wildcard）

通配符用于匹配文件名（而非正则表达式）。

通配符	含义	示例
`*`	匹配任意长度字符（含空）	`ls *.txt` 匹配所有 .txt 文件
`?`	匹配任意单个字符	`ls file?.txt` 匹配 file1.txt、fileA.txt
`[abc]`	匹配方括号内任一字符	`ls [ab]*` 匹配以 a 或 b 开头的文件
`[a-z]`	匹配字符范围	`ls [0-9]*` 匹配以数字开头的文件
`[!abc]`	匹配不包含这些字符的文件	`ls [!a]*` 匹配不以 a 开头的文件

1.5 查询命令是否为 Bash Shell 内置命令：`type`

功能： 判断一个命令的来源，是内建命令 、外部程序 、别名、还是函数。

示例：

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type cd
# cd is a shell builtin

type ls
# ls is /bin/ls

type alias
# alias is a shell builtin

type -a echo
# echo is a shell builtin
# echo is /usr/bin/echo

Bash 中命令的四种来源

在终端输入一个命令（例如 ls、cd、alias、myfunc），Bash 会依次检查这个命令属于哪一类，并按照优先级来执行。

内建命令（Builtin Command）

由 Bash 自身实现 的命令，不依赖外部可执行文件。
执行速度快，因为不需要新建进程（直接在 Shell 内部运行）。

示例：

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cd
alias
echo
pwd
history
type
set
export

type cd
# 输出：cd is a shell builtin

运行效率高；
通常与 Shell 环境紧密相关（如修改变量、切换目录等外部命令无法实现的操作）。

外部程序（External Command）

系统中独立存在的可执行文件（通常在 /bin、/usr/bin 等路径下）。
执行时 Bash 会创建新的进程（调用 fork + exec）。

示例：

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ls
cat
grep
ping
vim

type ls
# 输出：ls is /bin/ls

独立于 Bash；
可以被其他 Shell 或程序调用；
位置由环境变量 $PATH 决定（Bash 会在 PATH 路径中依次查找）。

别名（Alias）

命令的文字替换规则；
Bash 在解析命令时，会先检查是否为别名；
如果匹配，就用定义的内容替换成完整命令。

alias ll='ls -l --color=auto'
type ll

输出：ll is aliased to ls -l --color=auto
仅在当前 shell 有效；
不创建进程；
属于 语法层面替换，在命令解析阶段完成；
可写入 ~/.bashrc 实现永久生效。

函数（Function）

由用户或脚本定义的命令集合；
在当前 Shell 进程中执行；
可接收参数 $1、$2 等；
功能类似脚本，但无需创建外部进程。

示例：

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myfunc() {
    echo "Hello from myfunc!"
}

type myfunc
# 输出：myfunc is a function
# myfunc () { echo "Hello from myfunc!"; }

比外部脚本运行快；
在当前 shell 中生效；
可通过 declare -f 查看所有函数。

1.6 命令执行与快速编辑操作

（1）命令换行输入

使用反斜杠 \ 表示续行（命令未结束）：

echo "This is a
long command"
也可直接按 Enter，Bash 会在命令不完整时自动换行继续输入（例如多引号、括号未闭合）。

（2）光标移动快捷键（命令行编辑）

Bash 使用 Readline 库 支持 Emacs 风格快捷键（默认模式）。

快捷键	功能
`Ctrl + A`	移动到行首（A → Ahead）
`Ctrl + E`	移动到行尾（E → End）
`Ctrl + U`	删除光标前的所有内容
`Ctrl + K`	删除光标后的所有内容
`Ctrl + W`	删除前一个单词
`Alt + B`	向后移动一个单词（Back）
`Alt + F`	向前移动一个单词（Forward）
`Ctrl + L`	清屏（等同于 `clear`）
`Ctrl + R`	搜索历史命令
`Ctrl + C`	中断当前命令
`Ctrl + D`	退出当前 shell（EOF）

认识与学习 BASH

1.1 硬件、内核与 Shell 的关系

1.2 为什么要学习命令行模式的 Shell？

1.3 系统的合法 Shell 与 /etc/shells 的功能

1.4 Bash Shell 的功能

（1）命令历史（History）

（2）自动补全（Tab Completion）

（3）命令别名（Alias）

（4）作业控制（Job Control）

（5）Shell 脚本（Shell Script）

（6）通配符（Wildcard）

1.5 查询命令是否为 Bash Shell 内置命令：type

Bash 中命令的四种来源

内建命令（Builtin Command）

外部程序（External Command）

别名（Alias）

输出：ll is aliased to ls -l --color=auto

函数（Function）

1.6 命令执行与快速编辑操作

（1）命令换行输入

（2）光标移动快捷键（命令行编辑）

1.3 系统的合法 Shell 与 `/etc/shells` 的功能

1.5 查询命令是否为 Bash Shell 内置命令：`type`

输出：ll is aliased to `ls -l --color=auto`