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探索命令行界面，從基礎入門到高級應用，了解各種 Shell 類型、命令的差異以及多 Shell 關係（Shell and sub shell），我們分為以下小節來介紹
- 進入/認識命令行：深入探索控制台終端和圖形介面終端，讓您全面了解命令行的入口和使用方式
- Shell 類型：辨別並介紹常見的 Shell 類型，幫助您選擇最適合自己需求的 Shell
- 命令的差異：分析內建命令和外部命令的差異，並探討它們的使用場景和效果
- 多Shell關係：更進階的瞭解 Sub Shell (子Shell) 的概念，掌握進程列表、前後景執行和創建 Sub Shell 的技巧
- Builtin Shell 應用：探索內建命令的應用，包括歷史命令和命令別名，提高命令行操作效率
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寫文章分享不易，如有引用參考請詳註出處，如有指導、意見歡迎留言（如果覺得寫得好也請給我一些支持），感謝 😀
認識命令行 CLI
在 Linux 四大組件的圖型化桌面出現之前，要與系統通訊的手段就只有 Shell 命令行 (CLI, Command line interface)，命令行大多是文本或是簡單的圖形
控制台終端
● 進入控制台終端 CLI 的方式是一種讓 Linux 系統「退出圖型化桌面」模式，進入文本模式的模式（在 CLI 模式下只會有簡單的文本，沒有圖形介面）；這種模式也稱為 控制台終端
● Linux 發行版中，在系統啟動時就會啟動 5~6 個虛擬控制台
虛擬控制台終端是沒有 GUI(out the GUI) 的 CLI 終端（控制台終端）
● 那 啞終端 是什麼？
沒有 GUI 系統，只有簡單的通訊線、螢幕、鍵盤連接到 Unix 系統上，並與其通訊，透過下指令 ＆ 查看輸出結果來達到目的
所以控制台中端可以算是啞終端的一種形式
● Linux 系統在啟動時會創建多個 Linux 控制台終端，之後就會自動幫我們切換到圖形化終端介面（GUI CLI）
A. 通常要切換回控制台終端可以用以下快捷鍵
Ctrl+Alt+F1~F7(要試試看，在其中一個)
●
tty是啥？螢幕上見到的關鍵字
tty代表的是teletypewriter(電傳打字機) ，但不是每個 Linux 發行版上都會在登入介面上顯示虛擬控制台 tty 號這 Unix 設備中看到的
tty/*、pts/*、tty都是終端設備，這種設備就是典型的 非硬體設備，是透過記憶體模擬出來的設備！就是軟體模擬出來的假設備（假硬體）
B. 在圖形界面終端也可以透過指令來，進入文字模式的控制台，指令如下
## sudo chvt <終端台>
## 開啟一號控制台終端
sudo chvt 1
控制台終端 getty & login
● getty 是一個 Linux 系統中的程序，它是一種用於終端的登錄程序。它通常在 Linux 系統啟動時被初始化，並負責為每個終端設備提供登錄界面
"
getty" 是 "get tty" 的縮寫，它接受用戶的用戶名和密碼，並驗證登錄憑據
● 它的主要作用是與終端設備進行通信，並提供用戶登錄的功能。一旦用戶成功登錄，getty 會將用戶的登錄會話交給 shell 進程處理
●
getty是為控制台終端（純終端）服務，還是為圖形化終端服務？
getty是為控制台終端（純終端）服務，並在控制台中呼叫 login 程式，登入成功後才呼叫 Shell
在 Linux 系統中，getty 通常與其他程序（如 init 或 systemd）一起使用，以提供完整的登錄和會話管理功能
圖形介面終端
● 透過 Linux 圖形化界面也可以進入終端；這種模式稱為 終端仿真包（模擬控制台終端）；終端仿真包只是 Linux 圖形化介面其中一個元素
圖形化終端由以下解個重點部分組成
| 圖形化角色 | 常見的產品 | 簡介 |
|---|---|---|
| 客戶端（GUI Client） | 圖形化終端仿真、桌面環境、遊覽器 | 請求圖型化服務的應用 |
| 顯示服務器（GUI Server） | Mir、Wayland Compositor、Xserver | 負責管理顯示、輸入設備（鍵盤滑鼠觸控... 等等） |
| 窗口管理器 | Compiz、Metacity、Kwin | 為每個窗口建立邊框、拖曳... 等等基本功能 |
| 部件 | Athenal(Xaw)、X Intrinsics | 客戶端添加菜單 ＆ 外部功能 |
● 圖形化終端仿真器：in the GUI 的 CLI 終端（圖形化終端）
Ubuntu 圖形化終端介面 （下圖黑色視窗）
Shell 類型
不同種類型的 Shell 會有不同特色（或是使用限制、規範）
在腳本中會宣告在最前面（#! 符號，又稱為 shenang），用來說明該腳本要使用哪個 Shell 解釋
常見的 Shell 解釋器
● 透過 /etc/passwd 可以知道每一個用戶的 shell 類型，不同的用戶類型可能會使用不同的 Shell 解釋器（別的小節會說明），而常見的 Shell 解釋器就是 bash
當然，除了 bash 之外，還有另外幾種常見的 bash，如下表所示
| Shell 類型 | 特性 | 補充 |
|---|---|---|
| Bourne shell | Unix 版本的 Shell | - |
| bash shell | GNU 模仿 Bourne shell 的產品，這是最常見的 Shell (默認 Shell) | - |
| ash | 運行在內存受限的輕量級 Shell (與 bash shell 相容) | Debian 版本 |
| korn | 支持浮點數、高級編程特性 (與 Bourne shell 相容) | - |
| tcsh | 擁有 Ｃ 語言特性的 Shell | CentOS 使用，來源於最初的 C shell；CentOS 中是軟連結，連接 tcsh |
| zsh | 結合多個 Shell 特性（bash shell, korn, tcsh...） | - |
進一步認識 Shell
shell 的意思是命令行界面（也可以理解為 shell 是執行命令行的應用程式）
Unix 系統中有很多重要的部份其實都是 shell 腳本
● Unix 中的 Shell 有為很多種，它們都是 基於 Bourne shell (
/bin/sh)，這是貝爾實驗室開發的標準 Shell● Linux 常用的則是 Bourne again shell，也就是 Bash shell
你的帳戶使用哪個 Shell？
● 查看 /etc/passwd 文件，並找到自己的帳戶名稱，查看最後一個欄位，該欄位就是這個帳戶預設使用的 Shell
tail /etc/passwd
查看 Bash 指令：man 手冊 / info / help
● man 指令用來查看 Linux 系統上的手冊，其格式如下
## 格式 man <command>
## 查看 man 這個指令的操作手冊
man man
按下
q就會退出說明手冊
man 手冊的
DESCRIPTION部份是很好的介紹，使用新指令時最好讀一下
● man 指令常用 options
| options | 說明 |
|---|---|
| -k | 使用關鍵字找尋對應指令 |
## 查看 hostname 相關指令
man -k hostname
可以看到列出的列表中，後面有一個括號，中間對應的數字代表了這個命令在 man 手冊中的哪個位置（區）；不同數字可以概述該指令的是屬於哪個部份的功能，區對應的號碼、功能如下表所示
| 區域號 | 說明 |
|---|---|
| 1 | 可執行程式 or shell |
| 2 | 系統調用 |
| 3 | Library 調用 |
| 4 | 特殊文件 |
| 5 | 文件格式與約定 |
| 6 | 遊戲 |
| 7 | 概覽、約定與雜項 |
| 8 | 超級用戶、系統管理員命令 |
| 9 | 內核歷程 |
## 進入區號 5 的說明
man 5 hostname
● 其他兩個 info, help 指令也可以拿來查看指令的操作
## info <指令>
info hostname
## <指令> --help
hostname --help
● 並非每一個命令都會有
man、info、help功能，需要查詢的時候可以都試試看
認識指令錯誤訊息
● 當指令出錯時，Shell 會回覆一個「錯誤訊息」，而這個些錯訊息也保含了重要資訊；以下是一個標準錯誤訊息
# 錯誤訊息
ls: cannot access /qq123: No such file or directory
錯誤訊息以
:符號個別分開，說明如下表所示
| 錯誤訊息 | 說明 | 說明 |
|---|---|---|
ls | 錯誤命令 | ls 這個指令執行時發生錯誤 |
cannot access /qq123 | 檔案路徑 | 無法訪問 /qq123 這個檔案 |
No such file or directory | 具體錯誤訊息 | 沒有這個檔案或是資料夾 |
● 「警告訊息」、「錯誤訊息」一樣嗎？
「警告訊息」、「錯誤訊息」是兩種不同的訊息；出現警告訊息程式仍可運作（只是提示你哪裡出現問題），但出現錯誤訊息時指令就會停止
● 其中常見的具體錯誤訊息如下表
| 錯誤訊息 | 說明 | 補充 |
|---|---|---|
No such file or directory | 存取不存在的檔案或目錄 | Unix I/O 系統對檔案、目錄不做區分 |
File exists | 創建檔案或目錄，但已有相同名稱的存在 | - |
Not a directory, Is a directory | 錯把目錄當成檔案來存取操作 | - |
No space left on device | 硬碟空間不存 | - |
Permission denied | 權限錯誤 | - |
Operation not permitted | 當我們試圖中止一個無權中止的程序時 | - |
Segmentation fault, Bus error | 程式嘗試存取無權存取的記憶體空間時，系統會中止該操作 | Segmentation fault 程式異常、Bus error 代表存取記憶體有問題 |
Shell 標準輸入輸出
● Unix 程序使用 I/O 資料流來讀寫資料，輸入流可以是從檔案、設備、終端... 等等來源，而 輸出流也可以將數據輸出到檔案、設備、終端... 等目的
● 標準輸入（Standard input）：
可以透過 cat 命令來測試，輸入 cat 命令後（並不指定讀取檔案），它就會讀取使用者的資料數據輸入，這樣 cat 命令就變成了標準輸入
● 標準輸出（Standard output）：
核心會為每個應用程序提供一個標準輸出流，讓他們輸出資料（並不一定會輸出到螢幕上，也可以輸出到裝置、文件）
命令的差異：內、外命令
內建、外部命令的操作方式不同，可以透過 type 判斷命令是內部還是外部的
builtin 內建命令：直接啟動
● 內建命令 不需要 啟動子進程就可以運行內建命令，我們同樣可以使用 type 命令去判斷指定的命令是否是內建命令（內建命令會顯示 builtin）
type cd
type exit
● 命令可能會重複（內部、外部使用同一個命令），這時就可以使用
type -a <命令>## 查看所有的 echo 命令 type -a echo如果需要指定某個命令，那就需要寫出那個命令的具體位置；(eg.
/bin/pwd)
外部命令：另外啟動
● 外部命令在執行時會 產生一個「新的子進程」去運行外部命令，這個行為稱為 forking，透過複製當前進程來執行新命令
## 當前進程啟動另一個子進程
## 子進程運行 `ps -f
ps -f
從下圖中，我們可以看到執行 ps -f 命令後 PID 為 171809，與本來 Bash 的 PID 不同（原來 Bash 的 PID 為 169156）
● 外部命令也被稱為 文件系統命令（存於 bash shell 之外的命令），外部命令通常放至於 bin、/usr/bin、sbin、/usr/sbin 資料夾中
外部令令可以透過 which（外部命令）、type（內部命令）命令 找到對應位置
which ps
type ps
多 shell 關係：Shell & Sub shell
在使用 Shell 時會有父子概念（也可以想成階層概念），不同的階層會有可以相互訪問、資料是否可共享的特性，對於學習 Shell 時也是相當重要的概念
啟動子 shell：Sub shell
● 你可以透過一個已經啟動的 shell，在內部在啟動另外一個 shell，這個啟動的 shell 就是父子關係，概念圖如下
## 啟動新 shell（子）
shell
## 查看當前用戶啟動的進程
ps -f
父子 shell 的 PID 就不同 (可以透過
ps命令查看)
上圖的父子 Shell 關係如下 (進程 ID 是 PID，其父進程 ID 就是 PPID)
● 可以透過
ps --forest命令看到簡單的父子關係「圖形、階層輸出」；--forest選項並非每個 Shell 都有，可以透過man ps查看
進程列表：create sub shell
● 進程列表是一種 命令分組（command grouping），透過將命令 使用括號 () 包裹來達到讓括號內的命令運行在另一個子進程 (sub process)
A. 一般下達命令：一行中下達多個命令，預設每個外部指令都會 fork 啟動，但 不會啟動一個 sub shell 運行
一般下達命令範例如下
## 在一行中下達多個命令，**命令之間使用 `;` 區分**
ps -f ; ls ; pwd ; ps -f
下圖中，對應到上面要執行的指令，這些指令會 forking PID 14002 shell
B. 進程列表下達命令：使用括號 () 啟動 sub shell，運行括號內的命令
進程列表下達命令令範例如下
(ps -f ; ls ; pwd ; ps -f)
下圖中，對應到範例括號內的命令，會 forking PID 14066 sub shell，也就是說指令 forking 的來源是 sub shell，而不是原來的 Shell
● 另一種命令分組是使用花括號
{}+;配合使用，但這種方式就 不會 啟動一個 sub shell (子 Shell)，格式如下{ command; }
操控 Shell 前後景執行：jobs 使用
● 啟動背景命令
| 命令 | 功能 |
|---|---|
| fg [%n] | 切換 Shell 到前景；n 是任務編號 |
| bg [%n] | 切換 Shell 到背景（ctrl + z 是掛起、休眠，兩者功能不同）；n 是任務編號 |
| jobs | 查看所有背景任務 |
A. 啟動 Shell 背景命令：一般 Shell 切換到背景，只需要在命令的後面 加 & 號 即可
sleep 10 &
ps -f
切換到背景後會返回一串數字，那些數字就是切換到背景運作的 Shell 的 PID
B. 查看背景 Shell：使用 jobs 命令就可以查看到任務編號，之後可以透過這個編號讓指定任務運行在前景或是背景
jobs
## 列出 PID
jobs -l
C. 切換前後景：切換 sleep 任務到背景，再切換到前景
sleep 100
## 接著按 `ctrl` + `Z` 掛起
## 切換到背景運行
bg %1
## 查任所有任務
jobs
## 切換到前景運行
fg %1
判斷 SubShell
● Ubuntu 中可以 使用 BASH_SUBSHELL 關鍵字 (變量) 來判端當前 Shell 是否是子Shell（Sub Shell）
A. 無 subshell 的狀況下會回應 0，代表頂層 Shell
echo $BASH_SUBSHELL
B. 透過進程列表創建 sub shell
($echo BASH_SUBSHELL ; sleep 100 ; )&
如下圖，我們看到使用進程列表（小擴號 () 符號）並打印 BASH_SUBSHELL 變量，就可以看到當前的 Sub shell 階層
創建 SubShell：協程 coproc
● 除了使用進程列表之外，也可以 透過 coproc 命令將接下來要下達的命令切換到 sub shell
coproc sleep 100
ps
ps -l
● coproc 命令的另一個特點在於，可以對 sub shell 設定指定名稱，這可以讓你的 Shell 更有可讀性；格式如下
coproc <名稱> { [指令] ; }
範例如下：以下啟動一個名為 MyJob 的協程，在使用 jobs 命令查看
corproc MyJob { sleep 100 ; }
jobs -l
如下圖，我們可以看到 Sub shell 的名稱確實顯示
MyJob
Builtin Shell 應用
歷史命令 History
● history 可以查看下達 Shell 命令的歷史
history | tail
| history 額外命令 | 說明 |
|---|---|
!! | 執行上一個命令 |
!<命令編號> | 執行指定歷史命令 |
history -a | 對 .bash_history 寫入命令（命令不會立刻被寫入，所以必須透過 -a 命令去強至寫入） |
●
.bash_history會儲存用戶輸入的所有命令cat .bash_history | tail
命令別名 alias
● 有時候命令太常會不方便記憶，這時我們就可以使用 alias 來對命令簡化（別名）
## 取別名
lll='ls -laF'
## 下達命令
lll
格式：<別名>=<原命令>
別名的功能只存在於當前 Shell 中，另起一個 Shell 就無法使用已經設定好的別名
● 可以透過 alias -p 查看所有可使用的別名
alias -p
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