CU Play Shell 十三問之一：什麼是shell

關於第一個問題，什麼是shell

作者：Rick Rummel


介紹
你可以做許多事情而不必知道它們實際上如何運作。比如，你不必懂得發動機燃燒的物理原理就可以開汽車。缺乏電子知識也不會阻止
你用CD機聽音樂。不知道什麼是Shell和它的工作原理，你還是可以使用UNIX。但是，知道這些你可以更好地利用UNIX。
一個UNIX系統有三種具有代表性的Shell可用：Bourne
shell,Korn shell,C shells。它們會在11，12，13章討論。在這一章中，你會學到：

什麼是Shell
Shell可以爲你做什麼
Shell和整個系統的關係



內核與Shell


堅果的殼保護其內部的核，同樣一個UNIX
shell提供一個外設的保護層。當你啓動一臺基於UNIX的計算機時，UNIX的程序被調入計算機的內存裏，直到你關機。這個程序叫做內
核（kernel），它執行許多底級和系統級的工作。內核有責任解釋基本指令並將其送到處理器。內核也負責運行和調度進程，以及執行所
有的輸入輸出。內核是UNIX系統的心臟，內核有且只有一個。

你也許對內核職責的關鍵性有點迷惑，而內核指令同樣的複雜和高技術性。爲了對用戶屏蔽內核的複雜性，也爲了保護內核以免用戶誤操
作造成損害，在內核的周圍建了一個外殼（shell）。用戶向shell提出請求，shell解釋並將請求傳給內核。這一節剩下的部分解釋這個外層
是如何建立的。

一旦內核調入內存，他就準備執行用戶的請求。然而，用戶首先得連接登錄，然後發出請求。不管怎樣，用戶登錄，內核必須知道用戶是
誰以及如何與他通話。爲了做到這點，內核調用兩個特殊的程序，getty和login.對應每個用戶的登錄點--通常稱爲一個tty--內核調用
getty程序。這個過程被稱爲spawning（spawn原意是產卵）。getty顯示一個登錄提示，接着不斷地監視通話點等待用戶名的輸入。當
getty取得任何輸入時，它便調用login程序。login建立用戶的身份並驗證他登錄的權利。login程序檢查password（密碼）文件。如果用
戶輸入的密碼不正確，控制將從登錄點返回到getty。如果正確，login調用password文件裏用戶條目中所記錄的程序並將控制交給它。這
個程序也許是一個字處理軟件或者是電子表格程序，不過一般是被稱爲shell的程序。

假設有四個用戶已經登錄進系統。這四個用戶中，有兩個正使用Bourne shell,一個使用Korn
shell，還有一個使用電子表格程序。每一個用戶都得到一份shell的拷貝以服務它的請求，但是內核只有一個。使用shell不會阻礙用戶使用
電子表格或別的程序，但那些程序是運行在活動的shell下的。shell是一個單一用戶專用的程序，它在用戶和UNIX內核之間提供了一個界
面。

你不必一定要使用shell來存取UNIX。上面的例子中，有個用戶使用電子表格取代了shell。當這個用戶登錄進來時，電子表格程序啓動。
當它退出電子表格程序時，他也就退出了系統。當強調安全性或者希望將用戶與任何UNIX的界面屏蔽開時，這個技術挺有用。缺點是用
戶不能使用mail或其他UNIX的功能。

因爲login後可以執行任何程序--shell只是簡單的一個程序--你就有可能編寫自己的shell。事實上，三個獨立開發的shell已經成爲UNIX
標準的一部分。它們是：


Bourne shell，由Stephen Bourne開發
Korn shell，由David Korn開發
C shell，由Bill Joy開發

shell的多樣性使你可以選擇最適合你或者你感到最親近的界面。



shell的功能



不過你選擇哪個標準的shell並沒有多大關係，因爲三個shell都有相同的目的：在UNIX下爲用戶提供一個界面。爲了達到這個目標，三個
shell都提供了相同的基本功能：


命令行解釋功能
啓動程序
輸入輸出重定向
管道連接
文件名置換
變量維護
環境控制
shell編程


命令行解釋



當你登錄進來，啓動一個交互式的shell時，你會看到一個shell提示，通常是$，%或者#符號的形式。當你在提示符下敲進一行字符後，
shell就試圖解釋它。shell提示符下的輸入有時被稱爲一個命令行。命令行的基本格式是
command arguments
命令名 參數（一個或多個））

command（命令）是可執行的UNIX命令，程序，實用工具，或shell程序。arguments（參數）被傳遞給執行程序。大多數的UNIX實
用程序要求參數有以下的格式：
option filenames
選項 文件名（一個或多個））

舉個例子，在命令行下有

$ ls -l
file1 file2

在這個命令行中有三個參數傳遞給ls，第一個是個選項，剩下的兩個是文件名。shell爲內核所做的事情之一是減少不需要的信息。對於計
算機，空白（whit-espace)是一類無用信息；因此，有必要知道shell在遇到空白時做了些什麼。空白由空格，水平製表符和換行符組成。
考慮這個例子：

$ echo part A part B part C

part A part B part C

這兒將命令行解釋爲有六個參數的echo命令並刪除了參數之間的空白。假設如果你正在打印報告頭想保留空白，你就得用引號將數據括起
來就象下面所示：

$echo part A part B part C

part A part B part C

單引號阻止shell檢查引號裏面。現在shell將這一行解釋爲帶一個參數的echo命令，而這個參數正好是包含空白的字符串。

　

啓動程序


當shell解釋完命令行後，它就啓動命令行中要求的程序。實際是內核執行這個程序。爲了啓動程序執行，shell在PATH環境變量指定的目
錄中搜索可執行文件。當它找到這個文件，就啓動一個子shell來運行程序。你應該知道子shell不必影響它父親的環境設置而建立和操縱自
己的環境。比如一個子shell可以改變它的工作目錄，當它運行完後，其父shell的工作目錄仍保持不變。

　

輸入輸出重定向



shell在執行程序前進行重定向。考慮下面兩個例子，其中使用wc單詞統計工具統計有五行的數據文件：

$wc -l fivelines

5 fivelines

$wc -l 5

這裏有一點微小的差異。在第一個例子中，wc知道它應該出去尋找名爲fivelines的文件並對其進行操作。因爲wc知道文件名，所以它將其
顯示給用戶。在第二個例子中，wc僅看到數據而不知道這些數據從那裏來，因爲shell做了定位和重定向數據到wc的工作，也因此wc無法
顯示文件名。

　

管道連接

　　管道是輸入輸出重定向的特例，它將一個命令的輸出直接連到另一個命令的輸入，因此管道也是在調用程序前建立的。考慮下面的命
令行：

$who|wc -l

5

shell沒將who的輸出顯示到屏幕上，而是定向到wc的輸入。

　

文件名置換

　


shell有責任進行文件名的替換。shell在執行程序前做替換。舉個例子：

$echo
*

file1 file2 file3 file3x file4

這兒，星號被擴展爲五個文件名，並被傳遞給echo作爲五個參數。如果你想顯示一個星號，你應該用引號將它括起來。

　　　

變量維護

　　

shell有能力進行變量維護。變量是存儲數據爲將來所用的場所。用等號（＝）可以給變量賦值。

$LOOKUP=/usr/mydir

在這裏，shell建立一個LOOKUP變量，並將/usr/mydir賦給它。稍後，你可以在命令行上通過在變量名之前加$符號來使用變量值。考慮
這些例子：

$echo $LOOKUP

/usr/mydir

$echo LOOKUP

LOOKUP



C-shell的用戶應該注意：C-shell中的賦值不同於Bourne和Korn
shell。C-shell使用set命令進行賦值。

$set LOOKUP =
/usr/mydir

注意在等號兩邊要加空格。



就象文件名的置換一樣，變量名的置換也是在調用程序前進行。第二個例子省略了$符號。因此，shell只是簡單地將字符串傳遞給echo作
參數。在變量替換中，變量的值取代了變量名。例如在：

$ls $LOOKUP/filename

用/usr/mydir/filename做參數調用ls。　　

環境控制


當login程序調用你的shell時，shell對你的環境進行設置，其中包括你的home（家）目錄，你使用的終端類型以及用來搜索可執行文件的
路徑。環境被存儲在環境變量中。舉個例子，要改變終端類型，你需要改變TERM變量中的值，就象下面所示的：

$echo $TERM

vt 100

$TERM=ansi

$echo $TERM

ansi



注意在C-shell中，給環境變量賦值使用setenv命令。

%setenv TERM
vt100



shell編程

　


你已經看到shell可以用來解釋命令行，維護變量，執行程序。另外shell還是一種編程語言。通過使用流程控制和條件判斷來組合命令與變
量賦值，你就擁有了一個有力的編程工具。使用shell作爲一門編程語言，你可以使重複的任務自動化，寫報告，甚至你可以建立和操縱自
己的數據文件。