在 Linux 中管理 Shell 环境和配置

引言

在本实验中，你将学习 Linux 中管理 shell 环境和配置的基础知识。你将从创建本地变量和环境变量开始，使用 echo、export 和 env 等命令来理解它们在 shell 会话中的作用域和可用性的关键区别。

在此基础上，你将探索变量和别名在子 shell 中的继承方式。你还将学习如何使用 set -o allexport 选项控制变量的自动导出，以及如何通过修改 .bashrc 文件使自定义配置在会话之间持久化。

创建和区分本地变量与环境变量

在本步骤中，你将学习如何创建和管理 shell 变量。在 Zsh 等 Linux shell 中，变量用于存储信息。主要有两种类型：本地变量和环境变量。

• 本地变量（或 shell 变量）仅在你创建它的 shell 中可用。
• 环境变量不仅在当前 shell 中可用，而且在从该 shell 启动的任何子进程中也可用。

我们将使用 echo、export 和 env 等命令来操作它们。所有命令都将在终端中执行。

首先，让我们创建一个本地变量。在你的终端中，它应该已经在 ~/project 目录，输入以下命令来创建一个名为 flower 的变量并为其赋值 rose。请注意，等号 (=) 两侧不能有空格。

flower=rose

为了验证变量是否已创建，你可以使用 echo 命令打印其值。变量名前的美元符号 ($) 告诉 shell 将变量替换为其值。

echo $flower

你应该会在终端看到变量的值被打印出来：

rose

现在，让我们检查一下这个本地变量是否是 shell 环境的一部分。env 命令会列出所有环境变量。我们可以将它的输出通过管道传递给 grep 来搜索我们的变量。

env | grep flower

此命令将不会产生任何输出。这是预期的结果，它证实了 flower 是一个本地变量，而不是环境变量。

接下来，让我们创建一个环境变量。过程类似，但我们使用 export 命令。此命令会创建一个变量并将其标记为传递给当前 shell 的所有子进程。让我们创建一个名为 nut 的环境变量，值为 almond。

export nut=almond

让我们像之前一样用 echo 来验证它。

echo $nut

该命令将输出 nut 变量的值：

almond

现在，让我们再次使用 env 命令检查它是否存在于环境中。

env | grep nut

这次，命令会找到并显示该变量，证实 nut 是一个环境变量：

nut=almond

你现在已经成功创建了一个本地变量和一个环境变量，并看到了 shell 环境如何处理它们的根本区别。我们将保留这些变量以供后续步骤使用。

测试子 shell 中的变量和别名继承

在本步骤中，你将探索当你从当前 shell 启动一个新 shell 时，变量和别名的行为。这个新 shell 称为“子 shell”，而原始 shell 是“父 shell”。这个概念对于理解 shell 环境的结构以及脚本如何执行至关重要。我们将测试前一步骤中的变量 flower 和 nut 是否会被子 shell“继承”。

首先，让我们确定当前父 shell 的进程 ID (PID)。Linux 中的每个进程都有一个唯一的 PID。你可以使用 echo $$ 命令查看它。

echo $$

你的输出将是一个数字，这是你当前 shell 的 PID。例如：

123

现在，通过简单地输入 zsh 并按 Enter 来启动一个子 shell。这会在你当前的 shell 中创建一个新的 shell 进程。

zsh

你现在处于一个新的 shell 会话中。为了确认这一点，我们可以使用 ps -f 命令，它会显示详细的进程信息，包括父进程 ID (PPID)。

ps -f

查看输出。你将看到两个 zsh 进程。新的 zsh 进程的 PID 应该有一个 PPID，它匹配你之前记下的父 shell 的 PID。

UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
labex        123       1  0 10:00 pts/0    00:00:00 zsh
labex        456     123  0 10:01 pts/0    00:00:00 zsh
labex        457     456  0 10:01 pts/0    00:00:00 ps -f

在这个例子中，新 shell (PID 456) 是原始 shell (PPID 123) 的子进程。

现在，让我们测试变量。在这个子 shell 中，尝试显示本地变量 flower 的值。

echo $flower

该命令没有产生任何输出。这是因为本地变量仅限于它们被创建的 shell，并且不会被子 shell 继承。

接下来，检查环境变量 nut。

echo $nut

这次，shell 打印了变量的值：

almond

这表明环境变量不像本地变量那样，会被子 shell 继承。

现在，使用 exit 命令返回到父 shell。

exit

你现在回到了原始 shell。让我们用一个别名进行类似的测试。别名是命令的快捷方式。创建一个名为 ldetc 的别名，它执行 ls -ld /etc。

alias ldetc='ls -ld /etc'

通过输入 alias 来验证别名是否已创建。

alias ldetc

你应该会看到你的别名定义：

ldetc='ls -ld /etc'

现在，通过运行它来测试别名。

ldetc

该命令将执行 ls -ld /etc 并向你显示 /etc 目录的详细信息。

drwxr-xr-x 1 root root 4096 Oct 10 10:00 /etc

现在，打开另一个子 shell，看看别名是否被继承。

zsh

在新子 shell 中，尝试使用 ldetc 别名。

ldetc

你将收到一个错误消息，因为别名，就像本地变量一样，不会被子 shell 继承。

zsh: command not found: ldetc

返回到父 shell。

exit

最后，让我们通过使用 unalias 命令从父 shell 中删除别名来清理。

unalias ldetc

通过再次尝试列出它来验证其移除。

alias ldetc

没有任何输出。

这个练习向你展示了 shell 行为的一个关键原则：环境变量会被子进程继承，但本地变量和别名不会。

使用 set -o allexport 控制自动导出变量

在本步骤中，你将了解一个名为 allexport 的强大 shell 选项。通常情况下，当你创建一个变量时，你必须显式使用 export 命令将其设为环境变量。然而，通过启用 allexport 选项，你可以指示 shell 自动导出你定义的每一个新变量。这可以是一个方便的快捷方式，尤其是在所有变量都需要对子进程可用的脚本中。

Shell 选项是改变 shell 行为的内部设置。你可以使用 set -o [option_name] 来开启它们，并使用 set +o [option_name] 来关闭它们。

首先，让我们检查 allexport 选项的当前状态。你可以列出所有 shell 选项并使用 grep 过滤出 allexport。

set -o | grep allexport

默认情况下，此选项是关闭的。输出将显示其状态为 off：

allexport              off

现在，让我们开启 allexport 选项。

set -o allexport

通过再次运行检查命令来验证设置是否已更改。

set -o | grep allexport

这次，输出将确认该选项已开启 (on)：

allexport              on

在启用 allexport 后，你创建的任何变量都将自动成为环境变量。让我们来测试一下。创建一个名为 truck 的新变量，而无需使用 export 命令。

truck=chevy

现在，使用 env 命令检查 truck 是否存在于环境中。

env | grep truck

你将看到 truck 变量已被列出，即使你没有使用 export。这是因为 allexport 选项是激活的。

truck=chevy

这个功能可能非常有用，但最好在你不再需要它时将其关闭，以避免无意中导出变量。让我们关闭 allexport。

set +o allexport

最后，验证它已被关闭。

set -o | grep allexport

输出将再次显示该选项已关闭 (off)。

allexport              off

从现在开始，任何新变量的创建都将是本地变量，除非你显式使用 export 命令。

使用 .bashrc 文件持久化 Shell 选项

在本步骤中，你将学习如何使你的 shell 自定义设置永久生效。任何你设置的别名、函数或 shell 选项都是临时的，在你关闭终端会话时会丢失。要永久保存它们，你需要将它们添加到 shell 配置文件中。

虽然标题提到了 .bashrc，它是 Bash shell 的配置文件，但我们的实验环境使用的是 Zsh shell。Zsh 的等效配置文件是 ~/.zshrc。这个文件是一个脚本，每次你打开一个新的交互式 shell 时都会自动运行，使其成为存储个人设置的理想位置。

我们将通过使 noclobber shell 选项永久生效来实践这一点。noclobber 选项可以防止你在使用输出重定向 (>) 时意外覆盖现有文件。

首先，让我们使用 nano 文本编辑器将 noclobber 选项添加到你的 ~/.zshrc 文件中。~ 符号是你主目录 /home/labex 的快捷方式。

nano ~/.zshrc

此命令会在 nano 编辑器中打开 ~/.zshrc 文件。使用箭头键将光标移动到文件末尾，并添加以下行：

set -o noclobber

现在，保存文件并退出 nano。要做到这一点，按 Ctrl+O (Write Out)，按 Enter 确认文件名，然后按 Ctrl+X 退出。

你现在回到了命令提示符。让我们检查一下 noclobber 选项在你当前的 shell 中是否处于活动状态。

set -o | grep noclobber

输出将是：

noclobber              off

为什么它是关闭的？因为你当前的 shell 会话尚未读取你刚刚对 ~/.zshrc 文件所做的更改。该文件仅在新 shell 启动时读取。

为了证明这一点，让我们启动一个新的子 shell。

zsh

你现在处于一个新的 shell 中。让我们在这里检查 noclobber 的状态。

set -o | grep noclobber

这次，输出将是：

noclobber              on

这证实了新 shell 正确读取了 ~/.zshrc 文件并应用了设置。现在，退出子 shell 以返回到你原来的父 shell。

exit

那么，如何在不关闭和重新打开的情况下将更改应用于你当前的 shell 呢？你可以使用 source 命令，它会在当前 shell 的上下文中读取并执行文件中的命令。

source ~/.zshrc

source 命令现在已经从你的配置文件中执行了 set -o noclobber 行。让我们验证一下 noclobber 在我们原来的 shell 中是否已开启。

set -o | grep noclobber

输出现在将是：

noclobber              on

你已成功学习了如何通过编辑 ~/.zshrc 文件来持久化 shell 设置，以及如何使用 source 命令将这些更改应用于你当前的会话。

总结

在本实验中，你学习了管理 Linux shell 环境的基础概念。你练习了创建本地变量（仅限于当前 shell）和环境变量（会被任何子进程继承）。诸如 echo 用于显示变量值、export 用于创建环境变量以及 env 用于列出它们等关键命令得到了应用。通过启动一个子 shell 来测试哪些变量和别名已成功从父 shell 传递下来，进一步探讨了继承的概念。

此外，你还探索了控制和持久化 shell 配置的方法。你使用了 set -o allexport 选项来自动导出所有后续定义的变量，从而简化了使它们可供子进程使用的过程。为了确保你的自定义变量、别名和 shell 选项在所有未来的终端会话中都可用，你学会了如何将这些配置添加到 .bashrc 启动文件中，从而使你的环境自定义设置永久生效。