Linux shell编程：基本命令行

Posted 2022-02-09 万俟淋曦

你学shell干嘛？

一个脚本就完事了，省出来的时间可以躺在病床上思考人生。

零、一样的开始

就像大多数文章介绍一样，要从它的历史开始，本文也例行公事介绍一下Linux和shell的历史。

Linux系统是Linus Torvalds在赫尔辛基大学上学时仿造Unix系统开发的一款操作系统。

Linux可分为Linux内核、GNU工具、图形化桌面环境、应用软件四部分。

shell属于GNU工具，是一种特殊的交互式工具。它为用户提供启动程序、管理文件系统中的文件以及运行在Linux系统上的进程的途径。

由于他们是开源的，不同组织开发出了不同版本。常见的Linux发行版有Ubuntu、CentOS、Red Hat、Fedora、Debian、Kali等，常见的shell有bash、zsh、ash、tcsh等。

好了，历史就介绍到这里，更详细信息请自行查询。

本文基于Ubuntu系统的bash shell。

一、Linux命令行

1.1 basic bash shell commend

首先是一些基本的shell命令，初学者也应该掌握的，不再赘述。

命令	描述	参数
cd	切换目录 .代表当前目录 …代表上一级目录	1. 无参：切换到用户家目录，cd 2. 有参：参数为要换的路径，cd Desktop
pwd	查看当前目录绝对路径	-
ls	查看当前目录文件列表	1. 无参：显示当前目录文件列表，ls 2. 有参： 目录：查看指定目录下的文件列表，ls Desktop -a：显示所有文件(包括隐藏文件、普通文件及目录)，ls -a -l：显示文件的更多信息，ls -l -h：以合适的单位显示文件大小 -F：区分文件和目录
touch	新建文件	参数为要新建的文件，touch hello.txt
mkdir	新建目录	参数为要新建的目录，mkdir hello
cp	复制文件或目录	文件或目录：复制文件或目录，cp hello.txt …/ -r：递归地复制，cp -r hello/src/ ./
mv	移动/重命名文件或目录	文件或目录：移动文件或目录，mv hello.txt …/ 如果移动前后的路径相同，则为重命名，mv hello.txt hi.txt
rm	删除文件或目录	文件或目录：rm hello.txt -r：递归的删除，rm -r a（a是一个包含其他文件或目录的目录） -i：提示是否要删除 -f：没有提示并且强制删除
cat	查看文件内容，一次性输出所有内容	文件名：打印该文件的全部内容 -n：打印时显示行号，包括空行 -b：打印时显示行号，不包括空行
more/less	查看文件内容，分页输出文件内容
head	显示文件开头几行的内容	文件名：显示文件的前10行 -n：指定显示的行数，head -n 20 hello.txt
tail	显示文件结尾几行的内容	文件名：显示文件的末尾10行 -n：指定显示的行数，tail -n 20 hello.txt -f：可以实时监测文件的写入，tail -f hello.txt

有些参数可以合并使用，如显示文件列表命令，ls，即想显示文件的更多信息，又想以合适的单位显示文件大小，不必写成 ls -l -h ，写成 ls -lh 即可。

另外，有些命令有简写形式，比如 ll 命令，不要以为它是 ls -l 的简写，其实它等价于 ls -alF，这个可以在用户家目录下的 .bashrc 文件中可以看到，关于这个文件，后面会讲到。

1.2 more bash shell commend

1.2.1 监测程序

监测进程-ps

运行在系统上的程序叫做进程。要监测这些进程，可以使用 ps 命令。它有很多参数，可以打印进程的很多信息，但不一定都是我们需要的，使用时需要我们筛选。默认情况下（不加参数），它的打印是这样的：

其中，PID代表进程ID（Process ID），TTY是进程运行的终端，TIME是进程已用的CPU时间。

默认情况下， ps 命令只会显示运行在当前控制台下的属于当前用户的进程。

它支持3种风格的命令参数：

• Unix风格的参数，前面加单破折线；
• BSD风格的参数，前面不加破折线；
• GNU风格的长参数，前面加双破折线。

ps有很多参数，这里只介绍几个常用的。

首先是Unix风格的参数：

这也是最常用的风格。

参数	描述
-A	显示所有进程
-N	显示与指定参数不符的所有进程
-d	显示除控制进程外的所有进程
-e	显示所有进程
-C cmdlist	显示包含在 cmdlist 列表中的进程
-G grplist	显示组ID在 grplist 列表中的进程
-U userlist	显示属主的用户ID在 userlist 列表中的进程
-p pidlist	显示PID在 pidlist 列表中的进程
-s sesslist	显示会话ID在 sesslist 列表中的进程
-t ttylist	显示终端ID在 ttylist 列表中的进程
-u userlist	显示有效用户ID在 userlist 列表中的进程
-F	显示更多额外输出（相对 -f 参数而言）
-O format	显示默认的输出列以及 format 列表指定的特定列
-M	显示进程的安全信息
-c	显示进程的额外调度器信息
-f	显示完整格式的输出
-j	显示任务信息
-l	显示长列表
-o format	仅显示由 format 指定的列
-y	不要显示进程标记（process flag，表明进程状态的标记）
-z	显示安全标签（security context）信息
-H	用层级格式来显示进程（树状，用来显示父进程）
-w	采用宽输出模式，不限宽度显示
-L	显示进程中的线程
-V	显示 ps 命令的版本号
-n namelist	ps有很多参数，这里只介绍定义了 WCHAN 列显示的值

这只是一部分，还有很多，平时使用只记住几个常用的就可以了，下面解释一下输出含义。

输入ps -efl，打印如下：

其中，各列含义为：

F ：内核分配给进程的系统标记

S ：进程的状态（O代表正在运行；S代表在休眠；R代表可运行，正等待运行；Z代表僵化，进程已结束但父进程已不存在；T代表停止）

UID：启动这些进程的用户

PID：进程的进程ID

PPID：父进程的进程号（如果该进程是由另一个进程启动的）

C：进程生命周期中的CPU利用率

PRI ：进程的优先级（越大的数字代表越低的优先级）

NI ：谦让度值用来参与决定优先级

ADDR ：进程的内存地址

SZ ：假如进程被换出，所需交换空间的大致大小

WCHAN ：进程休眠的内核函数的地址

STIME：进程启动时的系统时间

TTY：进程启动时的终端设备

TIME：运行进程需要的累计CPU时间

CMD：启动的程序名称

BSD风格和GNU风格的命令和UNIX大同小异，想要了解请自行查询。

介绍一个GNU风格好用的参数 --forest ，它可以显示进程的父子关系，如下图：

再搭配 -e 等参数，可以显示更丰富的信息。

实时监测进程-top

ps显示的是某个时间点的静态进程信息，top命令可以动态地显示实时进程信息。

top的打印如下图：

其中，第一部分显示的是系统概况：第一行显示了当前时间、系统的运行时间、登录的用户数以及系统的平均负载。平均负载有3个值：最近1分钟的、最近5分钟的和最近15分钟的平均负载。值越大说明系统的负载越高。由于进程短期的突发性活动，出现最近1分钟的高负载值也很常见，但如果近15分钟内的平均负载都很高，就说明系统可能有问题。多大的值算高负载，这个与设备配置有关，但一般值超过了2，就说明系统比较繁忙了。

第二行显示了进程概要信息（top 命令的输出中将进程叫作任务（task））：有多少进程处在运行、休眠、停止或是僵化状态（僵化状态是指进程完成了，但父进程没有响应）。

第三行显示了CPU的概要信息。 top 根据进程的属主（用户还是系统）和进程的状态（运行、空闲还是等待）将CPU利用率分成几类输出。

这里有的top命令会显示成

Cpu(s):  5.6% us,  1.7% sy,  0.0% ni, 92.6% id,  0.0% wa,  0.0% hi,  0.0% si,  0.0% st

这和top命令的版本有关，意思一样。

5.6 us — 用户空间占用CPU的百分比。
1.7 sy — 内核空间占用CPU的百分比。
0.0 ni — 改变过优先级的进程占用CPU的百分比
96.2 id — 空闲CPU百分比
0.0 wa — IO等待占用CPU的百分比
0.0 hi — 硬中断（Hardware IRQ）占用CPU的百分比
0.0 si — 软中断（Software Interrupts）占用CPU的百分比

后面两行显示了系统的内存状态。第一行是系统的物理内存：总共有多少内存，当前用了多少，还有多少空闲。后一行是同样的信息，不过是针对系统交换空间（如果分配了的话）的状态而言的。

最后一部分显示了当前运行中的进程的详细列表，有些列跟 ps 命令的输出类似。

PID：进程的ID。

USER：进程属主的名字。

PR：进程的优先级。

NI：进程的谦让度值。

VIRT：进程占用的虚拟内存总量。

RES：进程占用的物理内存总量。

SHR：进程和其他进程共享的内存总量。

S：进程的状态（D代表可中断的休眠状态，R代表在运行状态，S代表休眠状态，T代表跟踪状态或停止状态，Z代表僵化状态）。

%CPU：进程使用的CPU时间比例。

%MEM：进程使用的内存占可用内存的比例。

TIME+：自进程启动到目前为止的CPU时间总量。

COMMAND：进程所对应的命令行名称，也就是启动的程序名。

默认情况下， top 命令在启动时会按照 %CPU 值对进程排序。可以在 top 运行时使用多种交互命令重新排序。每个交互式命令都是单字符，在 top 命令运行时键入可改变 top 的行为。键入f允许你选择对输出进行排序的字段，键入d允许你修改轮询间隔。键入q可以退出 top 。

结束进程-kill-killall

在Linux中，进程之间通过信号来通信。进程的信号就是预定义好的一个消息，进程能识别它并决定忽略还是作出反应。linux信号如下表：

信号	名称	描述
1	HUP	挂起
2	INT	中断
3	QUIT	结束运行
9	KILL	无条件终止
11	SEGV	段错误
15	TERM	尽可能终止
17	STOP	无条件停止运行，但不终止
18	TSTP	停止或暂停，但继续在后台运行
19	CONT	在STOP或TSTP之后恢复执行

kill的默认参数为15（TERM），即 kill [PID] 和 kill -15 [PID] 等价，但要想发送进程信号，你必须是进程的属主或root用户。

TERM信号是尽可能终止，当然会有不听话的进程，这是可以用 kill -9 [PID] ，无条件杀死某个进程。

还有一个命令 killall ，它可以通过指定进程名来结束进程（kill命令只支持通过进程ID），同时killall命令还支持通配符，可以自己试一下，但使用root命令执行killall时要小心，因为可能杀死很重要的进程。

1.2.2 监测磁盘设备

挂载与卸载设备-mount-umount

和Windows有好多磁盘目录不同，Linux只有一个目录，叫作“虚拟目录”，多个磁盘都在这一个目录下，在目录中加入新存储媒体（比如插入优盘）的操作就叫作“挂载”。现在的大多数Linux系统都可以自动挂载与卸载可移动存储媒体，也可以手动操作。

手动挂载命令为：mount

如果不加参数，mount命令会输出当前系统上挂载的设备列表，如下图：

其中，每行信息包含四部分，比如第一行，sysfs、/sys、sysfs、(rw,nosuid,nodev,noexec,relatime)分别对应以下信息：

媒体的设备文件名、媒体挂载到虚拟目录的挂载点、文件系统类型、已挂载媒体的访问状态。

如果要手动挂载设备，可以使用命令 mount device directory ，其中，device是要挂载的设备， directory是挂载目录（也叫挂载点），比如将优盘 /dev/sdb1 挂载到 /media/disk ，可以使用命令 mount /dev/sdb1 /media/disk 。

注意，要手动在虚拟目录中挂载设备，需要使用root权限。

手动卸载命令为：umount

卸载命令格式为 umount [directory | device ] ，它支持通过设备文件或挂载点来指定要卸载的设备，但如果设备在使用中，系统就不允许卸载。

查看磁盘空间-df

df 命令会显示每个有数据的已挂载文件系统的信息，如下图：

其中每部分代表意义如下：

Filesystem：设备的设备文件位置

1K-blocks：能容纳多少个1024字节大小的块

Used：已用了多少个1024字节大小的块

Available：还有多少个1024字节大小的块可用

Use%：已用空间所占的比例

Mounted on：设备挂载到了哪个挂载点上

df有一个常用参数h，可以把输出中的磁盘空间按照用户易读的形式显示，可以试一下。

查看目录空间-du

du 命令可以显示某个特定目录（默认情况下是当前目录）的空间使用情况。

不带参数时，du命令会递归地显示当前目录下所有文件的大小，如下图：

这只是一部分打印，实际会产生刷屏式的输出，这显然不实用。

它有一些参数，可以帮助我们：

-c ：显示所有已列出文件总的大小。
-h ：按用户易读的格式输出大小，即用K替代千字节，用M替代兆字节，用G替代吉字
节。
-s ：显示每个输出参数的总计。

1.2.3 处理数据文件

对数据排序-sort

默认情况下， sort 命令按照字符的顺序对文本文件中的数据按行进行排序。先比较第一个字符，如果一样，就比较第二个字符，以此类推。如下图：

注意，默认情况下，数字也会按照字符的形式来排序。使用 -n 参数可以按照数值排序。如下图：

sort还有好多参数，如下表;

参数	描述
-b	排序时忽略起始空白
-C	不排序，如果数据无序也不要报告
-c	不排序，但检查输入数据是否已排序
-d	仅考虑空白和字母，不考虑特殊字符
-f	默认情况下，会将大写字母排在前面，该参数会忽略大小写
-g	按通用数值排序 （跟-n不同，把数值按浮点数排序，支持科学计数法）
-i	排序时忽略不可打印字符
-M	对三字符月份名按月份排序
-m	将两个已排序数据文件合并
-n	按字符串数值排序（不转换为浮点数）
-o	将排序结果写到指定文件
-r	反序排序（升序变降序）
-S	指定使用的内存大小
-T	指定一个位置来存储临时工作文件
-t	指定一个用来分割行字符串的字符
-k m[,n]	排序从m位置开始（从1开始计数）， 如果指定了n位置，到n位置结束，通常和-t一起用
-u	和-c一起使用时，检查严格排序； 不和-c一起使用时，仅输出第一例相似的两行
-z	用NULL字符作为行尾，而不是用换行符

-k 和 -t 参数在对按字段分隔的数据进行排序时非常有用，例如/etc/passwd文件。可以用 -t参数来指定字段分隔符，然后用 -k 参数来指定排序的字段。举个例子，要对前面提到的密码文件/etc/passwd根据用户ID进行数值排序，可以这么做：

搜索数据-grep-egrep-fgrep

grep 命令会在输入或指定的文件中查找包含匹配指定模式的字符的行。

如下图，对于文件string，可以使用 grep [options] pattern [file] 的形式，其中options是可选参数，pattern是要查找的内容，file是文件名。

也可以使用管道对传进来的内容进行搜索。

常用的几个参数：

参数	描述
v	反向搜索(输出不匹配的行)
n	显示匹配行所在的行号
c	输出匹配的行数
e	指定多个匹配模式

grep 支持使用正则表达式，例如命令 grep [oe] string 等效于 grep -e o -e e string 。

egrep 命令是 grep 的一个衍生，支持POSIX扩展正则表达式。POSIX扩展正则表达式含有更多的可以用来指定匹配模式的字符。 fgrep 则是另外一个版本，支持将匹配模式指定为用换行符分隔的一列固定长度的字符串。这样就可以把这列字符串放到一个文件中，然后在 fgrep 命令中用其在一个大型文件中搜索字符串了。

压缩数据-tar

tar的命令格式：

tar function [options] object1 object2 ...

function 参数定义了 tar 命令应该做什么，如下表：

功能	描述
-A	将一个已有tar归档文件追加到另一个已有tar归档文件
-c	创建一个新的tar归档文件
-r	追加文件到已有tar归档文件末尾
-t	列出已有tar归档文件的内容
-u	将比tar归档文件中已有的同名文件新的文件追加到该tar归档文件中
-x	从已有tar归档文件中提取文件

每个功能可用选项来针对tar归档文件定义一个特定行为。

选项	描述
-C	切换到指定目录
-f	输出结果到文件或设备 file
-j	将输出重定向给 bzip2 命令来压缩内容
-p	保留所有文件权限
-v	在处理文件时显示文件
-z	将输出重定向给 gzip 命令来压缩内容

tar常用到的命令如下：

压缩文件： tar -cvf test.tar test/ test2/

查看压缩文件： tar -tf test.tar

解压文件： tar -xvf test.tar