@Shell 的启动方式及环境变量的配置

本文内容：Shell 的3钟启动方式；不同启动方式下环境变量的加载文件及其顺序；环境变量的持久化

Shell 是什么？

Shell 是指操作系统中，提供访问内核服务的程序，与之相对的是操作系统的内核(linux kernel)。--维基百科

我们平常使用的命令行界面的 Shell，只是众多的 Shell 的一种。通常，根据使用方式的不同 Shell 可以分成两类：命令行界面(CLI)和图形界面(GUI)。本文介绍的是命令行界面(CLI)。

命令行界面 Shell(以下简称 CLI-Shell)，也是有很多种，通过运行cat /etc/shells命令，可以查看本机可以使用哪些 Shell。以下是 macOS 下可以使用的Shell：

# List of acceptable shells for chpass(1).

/bin/bash
/bin/csh
/bin/ksh
/bin/sh
/bin/tcsh
/bin/zsh

在 Linux 发行版中，默认的 Shell 就是 Bash，接下来的内容都会以 Bash 为例来进行说明。
在日常的工作中，经常会接触到环境变量、命令别名等概念。这些东西如何配置？如何生效？
这就涉及到 Shell 的启动脚本了，在介绍启动脚本前，先一起来认识下 Shell 的不同启动方式。

Shell 不同的启动方式

在你登入 Linux 系统启动一个 bash shell 时，默认情况下，bash 会在几个文件中查找命令，这些文件叫做启动文件或环境文件。而，bash 检查的启动文件取决于你启动 bash shell 的方式。启动 bash shell 有三种方式：

• 登录时作为默认登录 shell（login interactive shell)
• 作为非登录shell 的交互式shell (non-login interactive shell)
• 作为运行脚本的非交互式 shell(non-login non-interactive shell)

在具体说明各种启动方式前，先了解几个基本概念：

交互式 shell 和 非交互式 Shell ( interactive shell and non-interactive shell )

• 交互式模式： 就是在终端上执行，shell等待你的输入，并且立即执行你提交的命令。这种模式被称作交互式是因为shell与用户进行交互。这种模式也是大多数用户非常熟悉的：登录、执行一些命令、退出。当你退出后，shell也终止了。
• 非交互式模式： 以shell script(非交互)方式执行。在这种模式下，shell不与你进行交互，而是读取存放在文件中的命令,并且执行它们。当它读到文件的结尾EOF，shell也就终止了。

可以通过打印$-变量的值(代表当前 Shell 的选项标志)，查看其中的i选项(表示 interactive shell)来区分交互式与非交互式 shell

zodas@localhost:~$ echo $-
himBH  #这是返回的内容
zodas@localhost:~$ ./tesh.sh echo $-
hb #这是返回的内容

登录 Shell 和非登录 Shell ( login shell and non-login shell )

• 登录shell： 是需要用户名、密码登录后才能进入的shell（或者通过”–login”选项生成的shell）。
• 非登录shell： 不需要输入用户名和密码即可打开的Shell，例如：直接命令“bash”就是打开一个新的非登录shell，在Gnome或KDE中(带图形界面的 linux 中)打开一个“终端”（terminal）窗口程序也是一个非登录shell。

执行exit命令，退出一个shell（登录或非登录shell）；
执行logout命令，退出登录shell（ 不能 退出非登录shell）。

zodas@localhost:~$ bash --login
zodas@localhost:~$ logout
zodas@localhost:~$ bash --login
zodas@localhost:~$ exit
logout

zodas@localhost:~$ bash
zodas@localhost:~$ logout
bash: logout: not login shell: use ‘exit’
zodas@localhost:~$ exit
exit

那么，如何判断一个已经打开的 Shell 是 login shell 还是 non-login shell？

A login shell is one whose first character of argument zero is ‘-’, or one invoked with the --login option. from bash reference manual

bash 是 login shell 时，其进程名为”-bash“ 而不是”bash”。 比如下面的命令行演示：

# 在 login shell 中：
[zodas@localhost ~]$ echo $0
-bash
[zodas@localhost ~]$ ps -ef | grep '\-bash' | grep -v grep
root     16823 16821  0 May06 pts/0    00:00:00 -bash
zodas     21135 21134  0 May07 pts/1    00:00:00 -bash
 
#在一个非登陆shell中：
zodas@localhost:~$ echo $0
/bin/bash
zodas@localhost:~$ ps -ef | grep '\-bash' | grep -v grep
zodas@localhost:~$ 

登录 shell（login interactive shell）

当你登录Linux系统时，bash shell 会作为登录shell启动。登录shell会从5个不同的启动文件里读取命令:

/etc/profile            <==主启动文件，系统上每个用户登录时都会执行该启动文件；另外，该文件还配置了对于/etc/profile.d 目录下的所有文件也会在用户登录时被启动
/$HOME/.bash_profile    
/$HOME/.bashrc
/$HOME/.bash_login
/$HOME/.profile

另外，当你 cat /etc/profile 时，会发现该文件中包含下面这段脚本，它用来迭代/etc/profile.d目录下的所有文件，一般，我们会将特定应用程序的启动文件放置在该目录下，当用户登录时，shell 会执行这些文件。

for i in /etc/profile.d/*.sh ; do
    if [ -r "$i" ]; then
        if [ "${-#*i}" != "$-" ]; then
            . "$i"
        else
            . "$i" >/dev/null
        fi
    fi
done

TIPS：对全局环境变量来说(Linux系统中所有用户都需要使用的变量)，可能更倾向于将新的或修改过的变量设置放在/etc/profile文件中，但这可不是什么好主意。如果你升级了所用的发行版，这个文件也会跟着更新，那你所有定制过的变量设置可就都没有了。
最好是在/etc/profile.d目录中创建一个以.sh结尾的文件。把所有新的或修改过的全局环境变量设置放在这个文件中。
在大多数发行版中，存储个人用户永久性 bash shell 变量的地方是 $HOME/.bashrc 文件。

交互式 Shell 进程（non-login interactive shell）

若你的 bash shell 不是登录时启动的，如通过在命令行提示符下乔茹 bash 命令时启动，那么，此时启动的就是非登录下的交互式 shell。以这种方式启动的 shell，其启动文件为：

/$HOME/.bashrc

即该不会访问/etc/profile文件，只会检查用户目录下的 .bashrc文件。
另外，当你 cat .bashrc文件后，会发现该文件中包含下面这段脚本，即该启动方式登录的 shell 还会加载 /etc/bashrc 文件。

if [ -f /etc/bashrc ]; then
        . /etc/bashrc
fi

非交互式 Shell（non-login non-interactive shell）

系统执行 shell 脚本时使用的就是这种shell。对于这种启动方式，bash shell提供了BASH_ENV环境变量。当shell启动一个非交互式shell进程时，它会检查这个环境变量来查看要执行的启动文件。如果有指定的文件，shell会执行该文件里的命令，这通常包括shell脚本变量设置。

那如果BASH_ENV变量没有设置，shell脚本到哪里去获得它们的环境变量呢?

对于启动子shell的脚本，如果父 shell 是登录 shell，在/etc/profile、/etc/profile.d/*.sh和$HOME/.bashrc文件中设置并导出了变量，用于执行脚本的子shell就能够继承这些变量。
对于那些不启动子shell的脚本，变量已经存在于当前shell中了。所以就算没有设置
BASH_ENV，也可以使用当前shell的局部变量和全局变量。

环境变量持久化

如何设置局部用户定义变量？

[zodas@localhost ~]$ my_variable="hello world" <==定义用户变量，注意格式。
[zodas@localhost ~]$ echo $my_variable
hello world
[zodas@localhost ~]$ bash <==启动一个子 shell
[zodas@localhost ~]$ echo $my_variable <== 发现输出的是空行

[zodas@localhost ~]$ exit   

tips: 所有的环境变量名均使用大写字母，这是bash shell的标准惯例。如果是你自己创建的局 部变量或是shell脚本，请使用小写字母。变量名区分大小写。在涉及用户定义的局部变量 时坚持使用小写字母，这能够避免重新定义系统环境变量可能带来的灾难。

如何设置全局环境变量？
从上面的例子可以看到，可以通过等号该变量赋值，那么该变量就是局部用户定义变量，但若启动子 shell，子 shell 并不能继承父 shell 刚创建的局部用户定义变量，如上例，输出的是空行。那么，若要让子 shell 也能拿到父 shell 刚创建的用户变量，则需要将其变为全局环境变量。

[zodas@localhost ~]$ my_variable="hello world"      <==首先创建局部用户变量
[zodas@localhost ~]$ export my_variable             <==然后导出到全局环境中
[zodas@localhost ~]$ bash               <==启动子 shell
[zodas@localhost ~]$ echo my_varialbe   <==发现子 shell 已继承了在父 shell 中定义的用户变量
hello world
[zodas@localhost ~]$ exit

如何将环境变量永久化？
分析 shell 的三种启动方式后，我们发现比较关键的是几个启动文件为：

/etc/profile        <==该文件会被加载，是因为在 /etc/profile 中有相应的脚本
/etc/profile.d/*.sh
/$HOME/.bashrc
/etc/bashrc         <==该文件会被加载，是因为在 .bashrc 中有相应的脚本

所以，
对于系统环境变量，在 /etc/profile 中定义用户变量，并导出为全局环境变量，则该变量便会被持久化了。（注：由于系统更新时，该文件会被覆盖，导致配置过的变量丢失，所以，建议在 /etc/profile.d目录下添加响应的 .sh脚本文件的形式，添加系统环境变量，而不是以修改/etc/profile文件的形式添加系统环境变量。）

对于用户环境变量，在 /$HOME/.bashrc中定义用户变量，并导出为全局环境变量，则该变量便会被持久化了。
当然，以上只是一些最简单的持久化方法。关键在于理解每个启动文件的加载时机，并将变量添加到合适的启动文件中，便能达到自己想要的效果。

参考

• Bash Reference Manual
• Shell 启动详解和配置实践
• 理解 bashrc 和 profile
• Linux 安装软件时，/etc/profile,/etc/bash.bashrc, ~/.profile, ~/.bashrc 的用途
• linux 下 su 与 su - 命令的本质区别
• su ，su - ，sudo区别--pianzif
• login shell 与 non-login shell 的区别
• linux 下的 source 命令
• /etc/bashrc,用户目录下.bashrc有什么区别？--会编程的卡卡西
• 交互式 Shell 和非交互式 Shell，登录 Shell 和非登录 Shell 的区别--笑遍世界