Shell 启动详解和配置实践

在前端工程化普及的今天，前端开发的同学几乎不可避免地要使用自动化脚本进行项目构建，而这些脚本基本上都通过 Shell 来运行，也就是我们常说的命令行。

没有专门学习过 Linux的同学，相信大部分和我一样，知道如何运行已知的 Shell 命令，使其工作，但是对其中的原理了解并不多。一旦出现问题，排查起来会一片茫然，耗费许多时间。及时通过谷歌和度娘解决了问题，也不尽知其所以然！

所以本着降低日后踩坑的机会想法，我决定正经地了解一下 Shell。

这篇文章面向的，是和我一样正在使用 Shell 但是了解不多的同学，如有错误，请指正。

Shell 是什么？

先扯点历史，对理解 Shell 有帮助。

我们平时使用的命令行界面的 Shell，只是众多 Shell的一种。根据维基百科 Shell 中的定义， 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（ Core ：在 Linux 系统中是 Linux Kernel ）。因此，Shell 不是某一个程序，而是能提供访问内核服务的程序都可以归类为 Shell 程序。那么Linux 系统可以简单理解为：Linux Kernel + Shell 。

通常，根据使用方式的不同 Shell 可以分成两类：命令行页面（ CLI ）和图形界面（ GUI ）。其中命令行界面（CLI）才是本文想要探索的种类。

不过问题又来了，仅仅命令行界面Shell（以下简称CLI-Shell），也是有很多种类，光能够运行在 Linux 系统下的，就有 Bourne shell (sh)、C shell (csh)、Korn shell (ksh)、TENEX C shell (tcsh)、Bourne-Again shell (bash)、Z shell (zsh) 等等。这些种类的由来，涉及到 CLI-Shell 的发展历史，有兴趣的同学可以阅读：维基百科：Unix 或类似操作系统下的 shell，这里就不再展开。

通过运行 cat /etc/shells 命令，可以查看机器可以使用哪些 Shell：

# List of acceptable shells for chpass(1).

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

可以看到展示的结果有6种，这还只是一部分而已。对于这些 Shell 的实现，我们也不太了解各自的不同。我们只是为了平时少踩坑，没必要非常深入。只需要知道以上各种 CLI-Shell 的虽然实现各有差异，但其基本原理都是类似的，而在众多的实现中，Bash 是最为广泛使用，在通常的 Linux 发行版中，默认的 Shell 就是 Bash。所以接下来的内容，都会以 Bash 为例来进行说明。

Shell 启动

Shell 启动脚本

在平时的工作中，常常会接触到环境变量、命令别名等概念。这些东西如何配置？又是怎么生效的？这里就涉及到启动脚本了。Shell 的启动脚本，其实是为 Shell 配置工作环境的配置脚本。

Shell 不同的启动方式

在深入理解 Shell 启动脚本之前，我们需要先了解另外两个概念：Login Shell 和 Non-login Shell。

顾名思义：

Login Shell 就是需要经过登录流程才能获得的 Shell。例如：从终端登录或者通过 SSH 远程登录。
Non-login Shell 就是不需要登录就能获得的 Shell。例如：运行bash命令得到一个新的 Shell，这时并不需要登录，所以得到的就是 Non-login Shell。

对于一个拥有图形界面的 Linux 系统，登录系统后显示图形界面，这时并不会打开一个 Login Shell，并且在图形界面下打开终端窗口得到的 Shell 也不是 Login Shell，这点非常重要。

那么我们如何判断一个已经打开的 Shell 是 login 还是 non-login 的？

根据 Bash 的文档：

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

我们可以通过运行echo $0来查看第一个参数是否包含-前缀来判断：

# 在 OS X 打开的终端中
Macintosh-5:~ $ echo $0
-/bin/bash # => Login Shell

# 通过`bash`命令新打开的 Shell 中
Macintosh-5:~ $ bash
bash-3.2$ echo $0
bash # => Non-login Shell

PS：Shell 以另外一种方式还可分为 Interactive Shell 和 Non-interactive Shell。Interactive Shell 是可以等待使用者输入进行交互的，我们一般情况下使用的在终端中输入命令得到相应的就是这种。Non-interactive Shell 的典型使用就是 Shell 脚本，比如：自动化运维脚本。

Shell 启动脚本文件及执行

以 Bash 为例，Shell 的启动脚本有以下几个：

/etc/profile 这个脚本中的设置对每个登录用户都会生效。
~/.bash_profile Bash 个人设置，只会对当前登录的用户生效。
~/.bash_login 登录 Bash 会执行，也只会对当前登录的用户生效。
~/.profile 是通用的个人设置，仅对当前登录用户生效。这个启动脚本是 sh 规定的（ Unix 系统上第一个 Shell，也是目前类 Unix 系统 root 用户的默认 Shell ），后来发展的各种 Shell 为了兼容 sh，故一直保持一致。
~/.bash_logout 退出登录时执行，也只会对当前登录的用户生效。
~/.bashrc Non-login Shell 的配置脚本。

Bash Login-Shell 启动脚本的执行

首先执行/etc/profile
然后依次查找~/.bash_profile、~/.bash_login和~/.profile三个文件，找到第一个存在并且可读的文件来执行。Bash 规定首先查找以 bash_ 开头的启动脚本，如果没有，则和 sh 保持一直查找~/.profile并执行。
如果存在~/.bash_logout，退出时会执行这个脚本。

值得一提的是，用户的个人设置是可以覆盖/etc/profile中的全局设置的。

Bash Non-login Shell 启动脚本的执行

No-login Shell 启动时，仅会执行~/.bashrc以进行配置。

OS X 上 Shell 的启动

OS X 也是一款类 Unix 系统，但是当我们登录后再通过打开一个 Shell，这时得到的是一个 Login Shell，和 Linux 的并不一致。关于这个情况有两种解释：一种说 OS X 在登录时，不会执行~/.profile，它有一套自己的方式加载全局设置，所以每次以终端的方式打开一个 Shell，就必须执行一遍全局设置脚本。另一种说法比较猜测，早期的 OS X 上的默认 Shell 是 tcsh，后来苹果的开发人员将其切换为 bash 的时候压根忘了这事、忘了这事……

我觉得第一种的解释靠谱一些，不过不管哪一种原因，我们来看看其中的区别。

在 Linux 上，当你登陆系统时，系统就执行/etc/profile以及~/.bash_profile、~/.bash_login、~/.profile中第一个存在的。之后每次以终端的方式打开一个 Shell，就不再执行这些，而是继承这些配置，并执行~/.bashrc。

而在 OS X 上，登录后每次以终端的方式打开一个 Shell 都会执行/etc/profile以及~/.bash_profile、~/.bash_login、~/.profile，这时是 Login-Shell 的启动方式，因此不会执行~/.bashrc。

Bash 启动脚本配置实践( OS X )

在知悉各个启动脚本的特性和用途后，我们可以对机器上的启动配置做如下优化：

将每个用户都需要使用的通用配置加入/etc/profile。
将个人的、不涉及到终端特性的通用配置加入~/.profile。
将个人的、Bash 相关的配置加入~/.bash_profile。
将通用的 Bash 配置加入 ./bashrc

在~/bash_profile的头部，加入以下脚本：

[ -r ~/.profile ] && source ~/.profile
[ -r ~/.bashrc ] && source ~/.bashrc

这里使用source命令将~/.profile和~/.bashrc加入~/bash_profile中，得到了我们想要的配置。

如果在系统中切换使用其他的 Shell，比如 zsh，也可以参照类似的方式来配置。

参考文献

Shell - 维基百科
Invoking Bash - Bash Reference Manual
Bash Startup Files - Bash Reference Manual
bash启动脚本 - Linux C编程一站式学习
第十章、認識與學習BASH - 鳥哥的 Linux 私房菜
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
Why are interactive shells on OSX login shells by default? - Unix & Linux Stack Exchange