详细介绍：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：

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：

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：

cat /etc/shells

常见输出示例：

/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：

cd /et   # 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：

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：

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

执行方法：

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：

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：

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：

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：

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）