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Overview and Shell

约 4604 个字 111 行代码 3 张图片 预计阅读时间 17 分钟

什么是终端和shell

终端（Terminal）是用户与计算机系统交互的界面。它可以是一个物理设备，如早期的计算机终端，也可以是一个软件应用程序，如现代操作系统中的终端仿真器。通过终端，用户可以输入命令并查看计算机的输出。终端通常用于执行命令行操作，进行文件管理、系统配置和程序运行等任务。

Shell 是一种命令行解释器，它提供了一个用户与操作系统内核交互的界面。用户在终端中输入的命令会被 Shell 解释并传递给操作系统执行。Shell 还提供了编程功能，如变量、控制结构和脚本编写，使用户能够编写复杂的自动化任务。

常见的 Shell 包括：

  • Bash（Bourne Again Shell）：大多数 Linux 发行版的默认 Shell。
  • Zsh（Z Shell）：功能强大且可定制的 Shell，近年来越来越受欢迎。
  • Fish（Friendly Interactive Shell）：用户友好的 Shell，提供了许多现代特性。

Shell 是用户与操作系统之间的重要桥梁，通过它，用户可以高效地管理和控制计算机系统。

如果某些命令不记得了，可以使用man命令查看帮助文档，或者安装tldr命令查看简化的帮助文档

echo 命令

echo 命令用于在终端中显示一段文本或变量的值。它是一个非常基础且常用的命令，常用于脚本编写和调试。

基本语法： 

echo [选项] [字符串]

常用选项： - -n：不在输出的末尾添加换行符。 - -e：启用反斜杠转义字符的解释。

示例： 

echo "Hello, World!"

输出： 

Hello, World!

使用 -n 选项： 

echo -n "Hello, World!"

输出： 

Hello, World!（没有换行）

使用 -e 选项： 

echo -e "Hello,\nWorld!"

输出： 

Hello,
World!

参数之间使用空格分开

环境变量(PATH)

环境变量是操作系统中用于存储系统设置和配置信息的变量。它们在操作系统和应用程序之间传递信息，控制程序的行为和运行环境。环境变量通常以键值对的形式存在，每个变量都有一个名称和一个对应的值。

更通俗的说，当我们在终端里面输入命令时, 操作系统会根据 PATH 变量中定义的目录顺序搜索该命令对应的可执行文件，如果可以找到，则执行该文件。

要想输出自己的环境变量，可以使用 echo 命令，例如： 

echo $PATH

会返回绝对路径

路径

绝对路径就是完全确定文件位置的路径

相对路径是相对于当前工作目录的路径

. 表示当前目录

.. 表示上一级目录

~ 表示当前用户的主目录

输入 pwd 可以查看当前工作目录

输入 ls 可以查看当前目录下的文件

输入 cd 可以切换目录(cd 目录名)

在Linux中，路径通常以 / 开头，表示根目录。

在windows中，路径通常以 盘符:\ 开头。

因为在windows中每一个盘都代表一个文件系统，所以我们经常会看到 C:\ 这样的路径。\

例如

graph TD;
    C("C:\\") --> ProgramFiles("C:\\Program Files");
    C("C:\\") --> Users("C:\\Users");
    C("C:\\") --> Windows("C:\\Windows");
    D("D:\\") --> Documents("D:\\Documents");
    D("D:\\") --> Downloads("D:\\Downloads");
    E("E:\\") --> Music("E:\\Music");
    E("E:\\") --> Videos("E:\\Videos");
    F("F:\\") --> Backup("F:\\Backup");
    F("F:\\") --> Projects("F:\\Projects");

而在Linux中，文件结构是树状的，所以路径通常以 / 开头，表示根目录。

graph TD;
    root("/") --> bin("/bin");
    root("/") --> boot("/boot");
    root("/") --> dev("/dev");
    root("/") --> etc("/etc");
    root("/") --> home("/home");
    root("/") --> lib("/lib");
    root("/") --> media("/media");
    root("/") --> mnt("/mnt");
    root("/") --> opt("/opt");
    root("/") --> proc("/proc");
    root("/") --> run("/run");
    root("/") --> sbin("/sbin");
    root("/") --> srv("/srv");
    root("/") --> sys("/sys");
    root("/") --> tmp("/tmp");
    root("/") --> usr("/usr");
    root("/") --> var("/var");

如果想知道某条命令具体在哪个目录下，可以使用 which 命令，例如： 

which cd
会返回 
cd: shell built-in command

cd

cd 命令是一个用于在终端中更改当前工作目录的命令。它是 "change directory" 的缩写。使用 cd 命令，用户可以在文件系统中导航到不同的目录。

cd [目录路径]
  • 如果不带参数，cd 会将当前目录更改为用户的主目录。
  • 使用 cd .. 可以返回到上一级目录。
  • 使用 cd - 可以返回到上一个工作目录。

一些常见的用法有

cd /path/to/directory

这将把当前工作目录更改为 /path/to/directory。

cd ../path/to/directory

这将把当前工作目录更改为上一级目录的上一级目录的指定目录。

cd ./path

这将把当前工作目录更改为当前目录的指定目录

  • 路径可以是绝对路径或相对路径。
  • 在 Linux 和 macOS 中，路径区分大小写。
  • 使用 pwd 命令可以查看当前工作目录。

通过 cd 命令，用户可以方便地在文件系统中导航，执行文件管理和其他操作。

ls

ls 命令是一个用于列出目录内容的命令。它是 "list" 的缩写。使用 ls 命令，用户可以查看指定目录下的文件和子目录。

folder vs directory

directory 是目录, 是文件系统中的一个概念, 而 folder 是文件夹, 是图形化界面中的一个概念，folder 不一定是directory，除非它存在于文件系统中，directory 也不一定显示为是 folder，只有它在GUI环境下才是

使用ls --help可以查看ls命令的帮助文档

常用的参数有

-a：显示所有文件和目录，包括隐藏文件（以.开头的文件,即隐藏文件 ）。

-l：以长格式显示文件和目录。 例如在本人的~目录下输入ls -l会返回 

total 15596

-rw-r--r--  1 kailoveq kailoveq      787 Dec 24  2023 1.txt
-rw-r--r--  1 kailoveq kailoveq      334 Jul  4  2024 Kailqq.txt
drwxr-xr-x  3 kailoveq kailoveq     4096 Sep  2 11:07 MASM
drwxr-xr-x  7 kailoveq kailoveq     4096 Feb 27  2024 autojump
-rw-r--r--  1 kailoveq kailoveq  2634817 Feb  2  2024 get-pip.py
-rw-r--r--  1 kailoveq kailoveq     6140 Nov 12  2015 mysql-community-release-el7-5.noarch.rpm
drwxr-xr-x 10 kailoveq kailoveq     4096 Jan 17 23:54 node_modules
drwxr-xr-x  2 kailoveq kailoveq     4096 Jan 21  2024 ok
-rw-r--r--  1 kailoveq kailoveq     3843 Jan 17 23:58 package-lock.json
-rw-r--r--  1 kailoveq kailoveq      152 Jan 17 23:58 package.json
-rw-r--r--  1 kailoveq kailoveq        0 Feb 20  2024 selected
drwx------  4 kailoveq kailoveq     4096 Jan 24 14:25 snap
drwxr-xr-x  4 kailoveq kailoveq     4096 May 18  2024 texmf
首先看total 15596，表示该目录下有15596个文件和子目录。

然后看包含-的行，如果前面有d，表示该文件是一个目录，如果前面是-，表示这是一个文件

除第一个外，还剩下九个位置,每三个位置为一组，分别表示对应的权限

前三位表示文件所有者的权限，中间三位表示文件所有者所在组的权限，最后三位表示其他人的权限

例如对于texmf,前三位为rwx，表示文件所有者有读、写、执行的权限，中间三位为r-x，表示文件所有者所在组有读、执行的权限，最后三位为r-x，表示其他人有读、执行的权限

目前而言,在我的home目录下,所有者和组都是kailoveq

如果对于文件而言

  • r表示可读文件的内容
  • w表示可对文件进行修改
  • x表示可以执行文件

如果对于目录而言 - r表示可以读取目录中的文件列表 - w表示是否可以对目录中的文件进行重命名或者删除,这说明,如果有对于目录内文件的w权限,但是没有对于目录的w权限,那么不能删除目录内的文件,仅仅可以清空目录 - x表示是否可以进入目录

rename move and delete

mv命令用于移动文件或目录，也可以用于重命名文件或目录。

cp命令用于复制文件或目录。

mv命令的基本语法是

mv [选项] 源文件 目标文件/目录

cp命令的基本语法是

cp [选项] 源文件 目标文件/目录

例如我想要将1.txt重命名为2.txt，那么我可以在终端中输入

mv 1.txt 2.txt

然后我想要将它移动./dir1目录下，那么我可以在终端中输入

mv 2.txt ./dir1

这会在./dir1目录下创建一个2.txt文件，并且将原本的2.txt删除，其内容会移动到./dir1目录下

其效果等同于

cp 2.txt ./dir1
rm 2.txt

rm命令用于删除文件或目录,它并不支持递归删除,所以如果想要删除目录,需要使用-r选项

删除文件时

rm 1.txt

删除目录时

rm -r ./dir1

或者当目录为空时,可以使用rmdir命令

rmdir ./dir1

如果加上参数-f选项表示强制删除.

创建目录

创建目录时,可以使用mkdir命令

mkdir dir1
会在当前目录下创建一个名为dir1的目录

mkdir my photo
会在当前目录下创建一个名为my的目录和一个名为photo的目录

mkdir my\ photo
会在当前目录下创建一个名为my photo的目录,使用\来转义空格,也可以mkdir "my photo"来实现同样的效果

mkdir  dir1/dir2/dir3
会在进入到dir1/dir2目录后,创建一个名为dir3的目录

如果想要创建多级目录,可以使用mkdir -p命令

mkdir -p dir1/dir2/dir3
会在当前目录下创建一个名为dir1的目录,然后进入dir1目录,创建一个名为dir2的目录,然后进入dir2目录,创建一个名为dir3的目录

Tips:如果你的终端这时候已经很多东西了,可以使用Ctrl+L或者clear来清屏

重定向

在 shell 中，程序有两个主要的“流”：它们的输入流和输出流。 当程序尝试读取信息时，它们会从输入流中进行读取，当程序打印信息时，它们会将信息输出到输出流中。 通常，一个程序的输入输出流都是您的终端。也就是，您的键盘作为输入，显示器作为输出。 但是，我们也可以重定向这些流。

最基本的有两个

> 表示输出重定向，将命令的输出结果重定向到指定文件中。

< 表示输入重定向，将指定文件作为命令的输入。

例如

echo "Hello, World!" > output.txt
这会创建一个名为output.txt的文件,并将其内容设置为Hello, World!

如果使用cat命令查看output.txt文件的内容,cat output.txt会返回

Hello, World!

我们也可以将output.txt文件的内容重定向到input.txt文件中

cat output.txt > input.txt

cat < output.txt > input.txt

这将把output.txt文件的内容重定向到input.txt文件中,如果input.txt文件不存在,将会创建一个input.txt文件,如果input.txt文件存在,将会覆盖input.txt文件的内容

如果我们不想要覆盖input.txt文件的内容,而是想要在input.txt文件的末尾添加内容,可以使用>>

cat output.txt >> input.txt

这将把output.txt文件的内容添加到input.txt文件的末尾(append)

Pipe

管道|是一种将左边命令的输出作为右边命令的输入的机制。

例如

cat output.txt | grep "Hello"

这将把output.txt文件的内容作为grep命令的输入,并返回包含Hello的行

假设我只想要ls -l的最后一行 

ls -l | tail -n 1 > output.txt

这将把ls -l的最后一行作为tail命令的输入,并把最后一行(tail命令的-n选项表示返回最后n行)输出到output.txt文件中

Info

在这个过程中，ls不知道什么是tail，tail也不知道什么是ls，它们只是正常的执行命令，而pipe机制将它们的输出和输入连接了起来

Root user

在Linux中，root用户是超级用户，拥有最高的权限，可以执行任何命令，修改任何文件，删除任何文件，创建任何文件，甚至可以删除其他用户。

root用户的UID是0，GID是0

一般情况下，我们不会使用root用户登录，否则万一不小心以root权限执行了错误的命令，Oops，你的电脑崩溃了

某些情况下，我们需要使用root用户的权限,这时候我们可以使用sudo命令(do as super user)

sudo [命令]

这将使用root用户的权限执行命令

当使用sudo命令时，系统会提示你输入密码，这是为了防止误操作

例如我们想要修改亮度的配置文件

echo 500 > /sys/class/backlight/intel_backlight/brightness

这将得到

permission denied

这时候我们就可以使用sudo命令

sudo echo 500 > /sys/class/backlight/intel_backlight/brightness

仍然是

permission denied

这是因为我们在前面说过,重定向两边并不知道彼此,也就是说shell看到的是我们以root权限执行了echo 500 ，然后在**普通用户**下打开brightness文件将结果输入进去，所以会报错

想要解决这个问题,可以切换到root用户

sudo su

这时候我们就可以直接执行,值得注意的一点是,切换为root用户后,提示符从$或者其它你自定义的提示符变为#

或者更加优雅的方式是

echo 500 | sudo tee /sys/class/backlight/intel_backlight/brightness

这时候我们告诉shell，正常执行echo 500，然后使用sudo tee命令将结果输出到/sys/class/backlight/intel_backlight/brightness文件。

tee命令会从标准输入读取数据，并同时写入到标准输出和文件。即写入文件的同时，也会在终端中显示出写入的内容。

Tips: xdg-open命令可以以适当的程序打开一个文件

Find

find 命令是一个强大的工具，用于在文件系统中查找文件和目录。它可以根据各种条件（如名称、类型、大小、修改时间等）进行搜索，并支持递归搜索子目录。

find [搜索路径] [搜索条件] [操作]
  • 搜索路径：指定要搜索的目录路径。如果不指定，默认为当前目录。
  • 搜索条件：指定查找文件的条件，如名称、类型、大小等。

  • 操作：指定对找到的文件执行的操作，如删除、打印等。

  • -name [名称]：按名称查找文件。

  • -type [类型]：按文件类型查找，如 f 表示文件，d 表示目录。
  • -size [大小]：按文件大小查找。
  • -mtime [天数]：按修改时间查找，-mtime +n 表示 n 天前修改的文件，-mtime -n 表示 n 天内修改的文件。
  • -exec [命令] {} \;：对找到的文件执行指定命令。
  • -L：跟随符号链接，解析符号链接为其指向的实际文件或目录。

一些例子如下

  1. 查找当前目录下名为 example.txt 的文件：

    find . -name "example.txt"

  2. 查找 /home/user 目录下所有 .txt 文件：

    find /home/user -name "*.txt"

  3. 查找当前目录下所有大于 100MB 的文件：

    find . -type f -size +100M

  4. 查找 /var/log 目录下 7 天前修改的文件：

    find /var/log -mtime +7

  5. 查找并删除当前目录下所有 .tmp 文件：

    find . -name "*.tmp" -exec rm {} \;

  6. 查找并列出 /etc 目录下所有目录：

    find /etc -type d

  7. 查找并跟随符号链接：

    find -L /path/to/search -name "example.txt"

    这将查找 /path/to/search 目录及其子目录中名为 example.txt 的文件，并跟随任何符号链接。

符号链接

在文件系统中，符号链接（symbolic link）是一种特殊类型的文件，它指向另一个文件或目录。符号链接类似于 Windows 中的快捷方式，它们不包含实际数据，而是指向目标文件或目录的路径。

当我们说“跟随符号链接”时，意思是当一个命令（如 find）遇到符号链接时，它会解析这个链接并继续在链接指向的目标文件或目录中执行操作。换句话说，命令会将符号链接视为其指向的实际文件或目录，而不是仅仅将其视为一个链接。

假设我们有以下文件结构：

/home/user
├── actual_file.txt
└── link_to_file.txt -> /home/user/actual_file.txt

在这个例子中，link_to_file.txt 是一个符号链接，指向 actual_file.txt。

  • 不跟随符号链接：默认情况下，find 不会跟随符号链接。这意味着如果你在 /home/user 目录中使用 find 查找文件，link_to_file.txt 会被视为一个符号链接，而不会进一步查找 actual_file.txt。
find /home/user -name "actual_file.txt"

这将直接找到 actual_file.txt，而不会考虑 link_to_file.txt。

  • 跟随符号链接：使用 -L 参数，find 会跟随符号链接。这意味着 find 会将 link_to_file.txt 解析为 actual_file.txt，并在其指向的目标中继续查找。
find -L /home/user -name "actual_file.txt"

这将找到 actual_file.txt，即使它是通过 link_to_file.txt 访问的。

跟随符号链接在某些情况下非常有用，特别是当你希望在符号链接指向的目录中执行操作时。

通配符查找

find 命令支持使用通配符进行查找，常用的通配符包括 *、? 和 []。

  • *：匹配零个或多个字符。
  • ?：匹配单个字符。
  • []：匹配括号内的任意一个字符。

  • {}：扩展括号内的元素。

  • 查找当前目录下所有以 .log 结尾的文件：

    find . -name "*.log"

  • 查找当前目录下所有以 file 开头并以任意单个字符结尾的文件：

    find . -name "file?"

  • 查找当前目录下所有以 file 开头并以 1、2 或 3 结尾的文件：

    find . -name "file[123]"

通配符也可以在其它命令如ls中使用

ls *.txt
ls file[123]
ls file？


ls file{1,2,3}
将会变为

ls file1 file2 file3

find 和 locate

locate命令和find命令类似，但是locate命令使用的是数据库，所以速度更快。

locate命令会返回所有包含指定字符串的文件路径。

课后习题

题目如下

课后习题

solutions

首先cd /tmp进入tmp目录,然后创建目录使用mkdir

mkdir missing

然后man查看touch命令

man touch

touch 是一个常用的命令行工具，主要用于在文件系统中创建新的空文件或更新现有文件的时间戳。以下是 touch 命令的基本用法和功能：

touch [选项] 文件名

  • 如果指定的文件不存在，touch 会创建一个新的空文件。例如： 

    touch newfile.txt
    这将创建一个名为 newfile.txt 的新文件。

  • 如果指定的文件已经存在，touch 会更新该文件的访问时间（atime）和修改时间（mtime）为当前时间，而不改变文件的内容。例如： 

    touch existingfile.txt

  • -a：仅更新访问时间。 

    touch -a filename

  • -m：仅更新修改时间。 

    touch -m filename

  • -t：使用指定的时间戳（格式为 [[CC]YY]MMDDhhmm[.ss]）。 

    touch -t 202310101200.00 filename

  • -c：如果文件不存在，则不创建文件。 

    touch -c filename

在这里我们直接

touch semester

即可

然后向semester文件中写入两行,这里已经给出提示了

 #!/bin/sh
 curl --head --silent https://missing.csail.mit.edu

需要用''而不是" ",官方文档的解释如下

官方文档

也就是说在双引号中"!"仍然是有特殊意义的

那么只要使用单引号就行了

可以使用echo命令加上>>输入两次

echo '#!/bin/sh' > semester
echo 'curl --head --silent https://missing.csail.mit.edu' >> semester

或者加上参数-e使用换行符

echo -e '#!/bin/sh\ncurl --head --silent https://missing.csail.mit.edu' > semester

或者使用tee命令

echo '#!/bin/sh' | tee -a semester
echo 'curl --head --silent https://missing.csail.mit.edu' | tee -a semester

-a参数表示追加到文件末尾

当然不使用pipe直接手动tee输入也是可以的,最后使用^D结束输入

tee semester
#!/bin/sh   
curl --head --silent https://missing.csail.mit.edu
^D

也可以

tee semester << EOF
#!/bin/sh

curl --head --silent https://missing.csail.mit.edu
EOF

然后尝试执行这个文件

发现文件没有执行权限,ls -l之后发现就算是root用户也没有执行权限

第一种方法是使用sh命令

sh semester

而我们能使用sh命令是因为semester文件的第一行是#!/bin/sh

Info

在 Unix 和 Unix-like 操作系统中，shell 脚本通常通过文件的第一行（称为 shebang）来指定使用哪个解释器来执行脚本。Shebang 是一个由 #! 开头的行，后面跟着解释器的路径

不使用sh命令,使用./执行也是可以的，但是首先需要给文件添加执行权限

chmod +x semester

这个给文件添加了执行权限,然后就可以使用./semester执行了

或者

chmod 777 semester

777表示所有用户都有读写执行权限，这样写是因为权限是三位一组的，用二进制表示为111，即7，代表既可读又可写又可执行，777表示所有用户都有读写执行权限

示意图

执行之后会给我们一堆信息，需要从中提取出Last-Modified存放到home directory下的last-modified文件中

一开始我以为是\home目录,所以我的命令是

./semester | grep "last-modified" | sudo tee /home/last-modified.txt

然而题目要求使用>,重定向，所以应该是~目录

./semester | grep "last-modified" > tee ~/last-modified.txt

最后cat检查一下就好了

    cat /home/last-modified.txt
    cat ~/last-modified

最后一个就简单了，只需要我们获取电量信息

cat /sys/class/power_supply/BAT1/capacity

不同的系统文件名好像不一样，可以进到power_supply目录下找一下