Shell 入门介绍
用户界面和命令行就是这个另外开发的程序,就是这层“代理”。在Linux下,这个命令行程序叫做 Shell。
Shell 是一个应用程序,它连接了用户和 Linux 内核,让用户能够更加高效、安全、低成本地使用 Linux 内核,这就是 Shell 的本质。
Shell 本身并不是内核的一部分,它只是站在内核的基础上编写的一个应用程序,它和 QQ、迅雷、Firefox 等其它软件没有什么区别。然而 Shell 也有着它的特殊性,就是开机立马启动,并呈现在用户面前;用户通过 Shell 来使用 Linux,不启动 Shell 的话,用户就没办法使用 Linux。
Shell 是如何连接用户和内核的?
Shell 能够接收用户输入的命令,并对命令进行处理,处理完毕后再将结果反馈给用户,比如输出到显示器、写入到文件等,这就是大部分读者对 Shell 的认知。你看,我一直都在使用 Shell,哪有使用内核哦?我也没有看到 Shell 将我和内核连接起来呀?!
其实,Shell 程序本身的功能是很弱的,比如文件操作、输入输出、进程管理等都得依赖内核。我们运行一个命令,大部分情况下 Shell 都会去调用内核暴露出来的接口,这就是在使用内核,只是这个过程被 Shell 隐藏了起来,它自己在背后默默进行,我们看不到而已。
接口其实就是一个一个的函数,使用内核就是调用这些函数。这就是使用内核的全部内容了吗?嗯,是的!除了函数,你没有别的途径使用内核。
比如,我们都知道在 Shell 中输入cat log.txt
命令就可以查看 log.txt 文件中的内容,然而,log.txt 放在磁盘的哪个位置?分成了几个数据块?在哪里开始?在哪里终止?如何操作探头读取它?这些底层细节 Shell 统统不知道的,它只能去调用内核提供的 open() 和 read() 函数,告诉内核我要读取 log.txt 文件,请帮助我,然后内核就乖乖地按照 Shell 的吩咐去读取文件了,并将读取到的文件内容交给 Shell,最后再由 Shell 呈现给用户(其实呈现到显示器上还得依赖内核)。整个过程中 Shell 就是一个“中间商”,它在用户和内核之间“倒卖”数据,只是用户不知道罢了。
Shell 还能连接其它程序
在 Shell 中输入的命令,有一部分是 Shell 本身自带的,这叫做内置命令;有一部分是其它的应用程序(一个程序就是一个命令),这叫做外部命令。
Shell 本身支持的命令并不多,功能也有限,但是 Shell 可以调用其他的程序,每个程序就是一个命令,这使得 Shell 命令的数量可以无限扩展,其结果就是 Shell 的功能非常强大,完全能够胜任 Linux 的日常管理工作,如文本或字符串检索、文件的查找或创建、大规模软件的自动部署、更改系统设置、监控服务器性能、发送报警邮件、抓取网页内容、压缩文件等。
更加惊讶的是,Shell 还可以让多个外部程序发生连接,在它们之间很方便地传递数据,也就是把一个程序的输出结果传递给另一个程序作为输入。
大家所说的 Shell 强大,并不是 Shell 本身功能丰富,而是它擅长使用和组织其他的程序。Shell 就是一个领导者,这正是 Shell 的魅力所在。
可以将 Shell 在整个 Linux 系统中的地位描述成下图所示的样子。注意“用户”和“其它应用程序”是通过虚线连接的,因为用户启动 Linux 后直接面对的是 Shell,通过 Shell 才能运行其它的应用程序。
Shell 主要用来开发一些实用的、自动化的小工具,而不是用来开发具有复杂业务逻辑的中大型软件,例如检测计算机的硬件参数、搭建 Web 运行环境、日志分析等,Shell 都非常合适。
使用 Shell 的熟练程度反映了用户对 Linux 的掌握程度,运维工程师、网络管理员、程序员都应该学习 Shell。
尤其是 Linux 运维工程师,Shell 更是必不可少的,是必须掌握的技能,它使得我们能够自动化地管理服务器集群,否则你就得一个一个地登录所有的服务器,对每一台服务器都进行相同的设置,而这些服务器可能有成百上千之多,会浪费大量的时间在重复性的工作上。
正是由于 Linux 服务器的大规模应用,才需要一批专业的人才去管理,这群人就是 Linux 运维工程师(OPS)。
OPS 的主要工作就是搭建起运行环境,让程序员写的代码能够高效、稳定、安全地在服务器上运行,他们属于后勤部门。OPS 的要求并不比程序员低,优秀的 OPS 拥有架设服务器集群的能力,还会编程开发常用的工具。
OPS 这项工作的细节内容包括:
- 安装操作系统,例如 CentOS、Ubuntu 等。
- 部署代码运行环境,例如网站后台语言采用 PHP,就需要安装 Nginx、Apache、MySQL、PHP 运行时等。
- 及时修复漏洞,防止服务器被攻击,这包括 Linux 本身漏洞以及各个软件的漏洞。
- 根据项目需求升级软件,例如 PHP 7.0 在性能方面获得了重大突破,如果现在服务器压力比较大,就可以考虑将旧版的 PHP 5.x 升级到 PHP 7.0。
- 监控服务器压力,别让服务器宕机。例如淘宝双十一的时候就会瞬间涌入大量用户,导致部分服务器宕机,网页没法访问,甚至连支付宝都不能使用。
- 分析日志,及时发现代码或者环境的问题,通知相关人员修复。
这些任务只要登录远程服务器,或者去机房连接服务器(下图所示)就能够完成,为什么要用 Shell 编程呢?