终端原理及操作

本文对 shell 中的概念及命令进行总结, 也涵盖一些终端工具的使用, 涉及到 Linux 及 Mac 系统.

常见概念理解

  • terminal: 一个程序, Mac 自带 terminal, 也有第三方软件比如 xterm, iterm, kvt 等, terminal 是 shell 的 UI, shell 运行在 terminal 中
  • shell: 命令行解释器. 根据字面意义来看就是机器外面的一层壳, 用于在机器与人交互过程中传递信息. 不限于操作系统, 编程语言, 操作方式和表现形式. 具体表现是用户输入一条命令后 shell 就立刻进行执行并返回结果. CLI(Command Line Interface) 与 GUI(Graphic User Interface) 都是 shell, 只不过是不同的表现形式而已.
  • interactive 与 non-interactive: 如果打开 Mac 上的 iterm, 输入 bash 代码, 按下回车后有返回任何信息就被称为 interactive; 如果输入了若干行的 shell 脚本, 那么这些 shell 代码就运行在 non-interactive shell 中
  • login 与 non-login: login shell 指登录系统后获得的顶层 shell, 比如最常用的 ssh 登录, 登陆完后会获得一个 login shell; 如果是在 Mac 上直接打开 iterm 进入了 shell 则是 non-login shell
  • shell 类型
    • bash: 全称: Bourne-Again Shell, 是最常见的 shell. Mac 中的 terminal 默认就是 bash
    • zsh: Mac 中最常用的 shell, 一大半的原因是因为 on-my-zsh 这个配置集. zsh 兼容 bash, 还有自动补全的功能. zsh 的配置文件为 ~/.zshrc
    • cmd: Windows 下的默认 shell, 全称为 command interpreter
    • Jshell: Java 的第三方解释器 (只要一门编程语言有解释器, 就可以作为一个 shell, PHP 也有 PHP Shell)
  • Linux 发行版: GNU/Linux 是基于 GPL 开源许可协议的操作系统内核, 但仅仅有内核还不是一个完整的操作系统, 要想可以使用还需要集成各种应用软件. Linux 发行版就是指预先集成好的 Linux 操作系统及各种应用软件, 一般情况下用户直接安装就可以使用, 不需要再重新编译. 我们平常所说的安装个 Linux 操作系统指的都是安装一个 Linux 的发行版.
    • RHEL: Red Hat Enterprise Linux, 是 Redhat 公司推出的企业级 Linux 发行版, 属于开源操作系统; 但是收费!
    • Fedora: 是 Redhat 公司推出的实验性 Linux 发行版, 新特性都会首先出现在 Fedora 上, 稳定后放在 RHEL 中.
    • CentOS: 直接将 RHEL 的源码拿过来, 去掉相关的版权图标信息, 而后发型, 其版本号与 RHEL 基本相同. 法律上是完全没问题的, 因为发布出来的 CentOS 同样也遵守了 GPL. 除了一些 Redhat 的商业应用软件, CentOS 追求的是与 RHEL 100% 兼容. CentOS 作为从 RHEL 源码直接编译的发行版, 其作为服务器的高效率及稳定性等方面都是经过实践验证的, 所以如果自己有丰富的服务器运维经验, 那你可以选择 CentOS. 但如果没有专业的运维团队, 又需要大规模部署, 那还是选择 RHEL 比较明智, Redhat 团队会为你提供专业的, 标准化的解决方案和专业的技术支持.
    • Arch Linux: 巨大的定制潜力, Antergos 提供了一种更加友好的 Linux 体验; 不适合容易放弃的人
    • Ubuntu: 界面漂亮, 非常适合新手, LTS 版本的安全性和稳定性; 不适合服务器端 (需要较多的内存空间), 对非 LTS 版本短暂的支持
    • Ubuntu Studio: 昂贵生产软件的绝佳替代品, 允许访问主 Ubuntu 中的包, 支持音频插件; 由于功能强大, 所以操作系统不够精简
    • Debian: 最适合服务器的操作系统, 稳定得无与伦比, 内存占用小, 常年不需要重启; 由于其发展路线, 帮助文档略少, 技术资料也略少.
    • Elementary OS: 设计巧妙, 看起来很棒; 预装的应用程序并不多
    • Linux Mint: 非常适合从 Windows / Mac 切换过来的用户, 良好的媒体支持, 开箱即用, 令人印象深刻的定制选项; 高级玩家可能不会喜欢
    • Tails: 强调安全和隐私, 易于使用的操作界面; 功能比较基本
    • openSUSE: 非常精美, 安全, 允许你创建自己的操作系统版本; 默认的软件选择略显臃肿
  • GNOME: Linux 系统就是一个纯命令行的操作系统, GNOME 为 Linux 提供了桌面操作环境. GNOME 是由 GNU Network Object Model Environment 的第一个字母所组成, GNOME 属于 GNU 计划中的一部份.

Linux 的图形显示层次是: Linux 本身 -> X 服务器 <- [通过 X 协议交谈] -> 窗口管理器 (综合桌面环境) -> X 应用程序.

  • KDE: 与 GNOME 并列的两种最流行的桌面操作环境, 全称是 K Desktop Environment. 其他的一些比较流行的桌面操作环境有:
    • XFCE
    • CINNAMON
    • UNITY
    • MATE
    • DEEPIN
    • PANTHEON
    • BUDGIE
    • MANOKWARI
  • GNU: GNU 计划开始于 1984 年, 专注于发展类似 UNIX 且完全免费的操作系统.

common environment variables

  • echo $SHELL: 查看当前使用的 shell 类型 (2019.12.10 目前使用 zsh)
  • echo $TERM: 查看当前使用的终端类型
  • echo $PATH: 查看当前系统的路径顺序
  • exprot PATH="/usr/local/sbin:$PATH": 将 /usr/local/sbin 加入到系统环境中并使之成为第一顺位
  • echo 'export PATH="/usr/local/sbin:$PATH"'>> ~/.zshrc: 将字符 export PATH="/usr/local/sbin:$PATH" 输出到 ~/.zshrc 文件的末尾
  • echo $PATH: 输出当前系统的路径读取顺序
  • echo ${(t)fpath}: 输出 fpath 的类型
  • echo ${(t)FPATH}: 输出 FPATH 的类型
  • PS4='+%x:%I>' zsh -i -x -c '' |& grep ***: 检查别名的定义位置, 用于查找 alias 的详细位置

快捷键

  • C-c: 终止正在执行的命令
  • C-p/n: 浏览已执行的历史记录
  • C-f: 向后移动一个字符
  • C-b: 向前移动一个字符
  • C-a: 光标移动到行首
  • C-e: 光标移到行尾
  • C-z: 将当前进程最小化
  • C-l: 清除整个屏幕
  • C-u: 从光标位置删除到行首 (bash); 删除当前行 (zsh)
  • C-k: 从光标位置删除到行尾
  • C-y: 粘贴上一次删除的字符串
  • C-h: 删除光标前一个字符
  • C-d: 删除光标后一个字符, 在删除完光标后会删除当前 shell 会话
  • C-i: 与 tab 作用相同
  • C-_: undo
  • C-x C-u: undo, same as c-_
  • C-t: 交换光标前的两个字符的位置
  • esc-t: 交换光标前的两个词的位置
  • alt-t: 交换光标下的当前单词与前一个单词的位置
  • alt-backspace: 删除前一个单词
  • alt-.: 使用上一次的参数
  • alt-u: 使当前光标至结尾的单词大写
  • C-w: 移除光标前一个单词
  • C-x-e: 在编辑器 (vi) 中编辑当前命令行文本
  • C-q: 将当前命令暂时隐藏, 等待下一个命令执行完毕后再弹出
  • ↑/↓: 浏览已执行的历史记录
  • C-r: 搜索之前打开过的命令
  • C-s: 向后搜索历史命令
  • C-xx: 在行首与当前光标处切换
  • Esc-d / alt-d: 删除光标所在字符
  • Esc-f / alt-f: 光标右移一个单词
  • Esc-b / alt-b: 光标左移一个单词
  • ⌘ E: 向下滚动一行
  • ⌘ Y: 向上滚动一行
  • 双击 Tab: 列出所有的补全列表并直接进入选择模式, 补全项可以使用 ctrl+n/p/f/b 上下左右切换
  • 上下键: 显示历史的命令, 如果在特定前缀命令下只会显示同样的命令, 比如输入 ls 情况下只会查找用过的 ls 命令

纯内置命令 (不包含 gnu coreutils 实现的)

  • set -o noglob / set -f: 关闭扩展
  • set +o noglob / set +f: 打开扩展
  • pushd <directory>: 与 cd 类似, 会进入某目录, 但是会将此次的进入目录放入堆栈中, 使用 popd 可以进入堆栈的上一目录
  • pushd +3: 从栈顶算起的 3 号目录 (从 0 开始), 移动到栈顶
  • popd: 进入堆栈的上一目录
  • popd -3: 删除从栈底算起的 3 号目录 (从 0 开始)
  • pwd: 列出当前所在的目录
  • rmdir [路径]: 删除一个文件夹 (无法删除含有文件的文件夹)
  • zsh_stats: 查看当前使用频率最高的 20 条命令
  • dirs: 查看堆栈内容
    • -c: 清空目录栈.
    • -l: 用户主目录不显示波浪号前缀, 而打印完整的目录.
    • -p: 每行一个条目打印目录栈, 默认是打印在一行.
    • -v: 每行一个条目, 每个条目之前显示位置编号 (从 0 开始).
    • +N: N 为整数, 表示显示堆顶算起的第 N 个目录, 从零开始.
    • -N: N 为整数, 表示显示堆底算起的第 N 个目录, 从零开始.
    bash
      $ pwd # 当前处在主目录, 堆栈为空
  /home/me
  
  # 进入 /home/me/foo
  $ pushd ~/foo # 当前堆栈为 /home/me/foo /home/me
  
  # 进入 /etc
  $ pushd /etc # 当前堆栈为 /etc /home/me/foo /home/me
  
  # 进入 /home/me/foo
  $ popd # 当前堆栈为 /home/me/foo /home/me
  
  # 进入 /home/me
  $ popd # 当前堆栈为 /home/me
  
  # 目录不变, 当前堆栈为空
  $ popd
  • ./test.sh: 执行当前目录下的 test.sh 文件, 必须使用 ./, 如果直接使用 test.sh 的话系统会在 PATH 中查找有没有 test.sh, 通常是不在的, 因此会报错, 使用 ./test.sh 表示就在当前目录找 test.sh, 这样就能顺利找到了
  • /bin/sh test.sh: 与上面的运行方式类似, 不过指定了解释器
  • which python: 输出当前使用的 python 路径
  • where python: 输出当前环境下所有可用的 python 路径
  • type echo: 查看 echo 是否是 shell 内置命令, 如果不是内置则显示其路径
  • type -a <command>: 查找某个命令被定义在的位置
  • type -a echo: 查看 echo 的所有路径位置 (如果是内置命令也会显示)
  • type -t if: 显示某个命令的类型, if 的类型是 keyword
  • alias python='/usr/local/bin/python3': 设置应用的别名 (如果需要取消设置需使用 unalias vim, 如果想要在 .zshrc 中设置需将 ' 改为 ")
  • alias: 列出系统所有已设置的别名
  • history: 显示会话开始后的所有历史命令
  • history -c: 清理所有历史命令
  • history 10: 显示最近 10 个历史命令
  • compgen -c: 显示当前终端所有可调用命令
  • set / env: 显示所有环境变量
  • !!: run previous command(i.e. sudo !!)
  • !vi: run previous command that begins with vi
  • !vi:p: print previously run command that begins with vi
  • !n: execute nth command in history
  • !$: last argument of last command
  • !^: first argument of last command
  • ^abc^xyz: replace first occurance of abc with xyz in last command and execute it

系统环境路径

在 /etc/paths 中规定了系统路径查找顺序

bash
/usr/local/bin
/usr/bin
/bin
/usr/sbin
/sbin

Homebrew 安装的软件都会在 /usr/local/bin 中有一个快捷方式 (具体的文件在 /usr/local/Cellars 中), 因此要将系统环境路径设置为 /usr/local/bin 为第一个检查, 这样在键入 vim 命令时 Homebrew 安装的 vim 就会被先检测到, 内置的 vim 不会被启动

可在终端使用 echo $path 检查当前系统的路径读取顺序.

在 .zshrc 中追加路径可加入 export PATH="/usr/local/sbin:$PATH", 这样会将 /usr/local/sbin 路径加入到路径列表并成为第一顺位.

源码编译安装

尽管已经有些包管理软件, 但是仍然不可避免地要编译安装一些源码, 本例以 CentOS 编译安装 Python3.8.3 为例

  1. 编译环境准备
    bash
       yum groupinstall 'Development Tools'
   yum install -y ncurses-libs zlib-devel mysql-devel bzip2-devel openssl-devel ncurses-devel sqlite-devel readline-devel tk-devel gdbm-devel \
   db4-devel libpcap-devel xz-devel

  2. 删除系统中已有的 python3

    在 /usr/bin 与 /usr/local/bin 中查找 python3 与 pip3 的相关文件, 然后删除. 这一步是为了后面我们将编译出的文件链接到此两个文件夹中

  3. 下载 Python3.8.3 源码到桌面并解压
    bash
       cd /home/hanley/Desktop/https://www.python.org/ftp/python/3.8.3/Python-3.8.3.tgz
   tar -xvf Python-3.8.3.tgz
   cd Python-3.8.3.tgz

  4. 配置编译选项

    bash
       ./configure --prefix=/usr/local/python3.8.3 --enable-optimizations

    解释下这些选项的含义:

    • --prefix 选项是配置安装的路径, 如果不配置该选项, 安装后可执行文件默认放在 /usr/local/bin, 库文件默认放在 /usr/local/lib, 配置文件默认放在 /usr/local/etc, 其它的资源文件放在 /usr/local/share, 比较凌乱.
    • --enable-optimizations 是优化选项 (LTO, PGO 等) 加上这个 flag 编译后, 性能有 10% 左右的优化, 但是这会明显的增加编译时间, 老久了.

    ./configure 命令执行完毕之后创建一个文件 Makefile, 供下面的 make 命令使用, 执行 make install 之后就会把程序安装到我们指定的文件夹中去.

  5. 进行编译, 编译结果会放到 [第 4 步](# 第四步) 配置的文件夹中
    bash
       make && make install

  6. 进入编译结果文件夹, 将编译出的结果软链接到 /usr/bin 中

    bash
       cd /usr/local/Python3.8.3/bin
   ln -s python3.8 /usr/bin/python
   ln -s python3.8 /usr/bin/python3
   ln -s python3.8 /usr/bin/python3.8
   ln -s pip3.8 /usr/bin/pip
   ln -s pip3.8 /usr/bin/pip3
   ln -s pip3.8 /usr/bin/pip3.8

    因为终端寻找命令是根据我们定义的 PATH 的顺序来查找的, 我们的编译结果文件夹 /usr/local/Python3.8.3 并不在我们的 PATH 中, 因此我们要将其中的结果软链接到已经在 PATH 的文件夹中

    同时, 如果不想做软链接, 也可以直接将编译结果文件夹加入到 PATH 中

    bash
       vim /etc/profile # 编辑 etc/profile 文件
   export PATH=/usr/local/Python3.8.3/bin:$PATH # 在文件末尾直接加入我们的编译结果文件夹
   source etc/profile # 更新配置

    不过这样的话我们每编译一次软件可能就要编辑一次 PATH, 而且也会导致 PATH 过多, 因此更方便的方法还是使用软链接的方式

标准输入与参数区别

有一些命令不接受标准输入, 这些命令不能用于管道符之后, 比如 where connect.sh | rm 是错误的, 这个时候我们只能使用参数传入该命令: rm "$(where connect.sh)"

而有些命令既接受标准输入, 又接受命令行参数. 比如 cat

如果命令能够让终端阻塞, 说明该命令接收标准输入, 反之就是不接受, 比如你只运行 cat 命令不加任何参数, 终端就会阻塞, 等待你输入字符串并回显相同的字符串.

后台运行程序

可以在命令之后加一个 & 符号, 这样命令行不会阻塞, 可以响应你后续输入的命令, 但是如果你退出服务器的登录, 就不能访问该网页了. 如果你想在退出服务器之后仍然能够访问 web 服务, 应该这样写命令 (cmd &)

bash
$ (python manager.py runserver 0.0.0.0 &)
Listening on 0.0.0.0:8080...

$ logout

单引号与双引号的区别

不同的 shell 行为会有细微区别, 但有一点是确定的, 对于 $, (, ) 这几个符号, 单引号包围的字符串不会做任何转义, 双引号包围的字符串会转义.

shell 的行为可以测试, 使用 set -x 命令, 会开启 shell 的命令回显, 你可以通过回显观察 shell 到底在执行什么命令:

可见 echo $(cmd) 和 echo "$(cmd)", 结果差不多, 但是仍然有区别. 注意观察, 双引号转义完成的结果会自动增加单引号, 而前者不会.

也就是说, 如果 $ 读取出的参数字符串包含空格, 应该用双引号括起来, 否则就会出错.

常见问题解决

mac 设置允许安装任何来源的软件

bash
sudo spctl --master-disable
defaults write com.apple.LaunchServices LSQuarantine -bool false

切换 shell

  1. cat /etc/shells: 常看当前系统支持的 shell 类型
  2. chsh -s /bin/zsh: 将 zsh 设置成默认的 shell
  3. source ~/.zshrc: 重载 zsh 的配置文件
    • . ~/.zshrc: 同 source ~/.zshrc, . 是 source 的缩写形式
    • exec $SHELL -l: 重新启动 SHELL, 与 source 不同的是不会对 PATH 进行重新写入

延伸

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