【Linux系统编程】——探索Shell：工作原理与运行机制以及Linux的权限管理

1. 什么是 Shell？

Shell 是一种命令行解释器，用于解析和执行用户输入的命令。它既是用户与操作系统内核之间的接口，也是强大的脚本编程语言。Shell 可以帮助用户快速完成系统管理、文件操作等任务，大大提高效率。

常见的 Shell 类型包括：

Bash (Bourne Again Shell)：最广泛使用的 Shell，功能丰富，支持命令补全和历史记录。 Zsh (Z Shell)：支持语法高亮、自动补全，受到开发者喜爱。 Ksh (Korn Shell)：功能强大，兼具交互和编程功能。 Fish (Friendly Interactive Shell)：用户友好，适合初学者。 每种 Shell 都有其独特的特性，用户可以根据需求选择适合的 Shell。

2. Shell 的工作原理

Shell 的工作流程如下：

读取输入：等待用户输入命令。 解析命令：解析输入，检查命令的语法。 查找命令：判断命令是内置还是外部命令。内置命令直接执行，外部命令则在 PATH 环境变量中查找。 执行命令：将命令传递给内核执行。 返回输出：返回执行结果或错误信息。

这种流程使 Shell 高效地处理单个命令或复杂的命令组合，便于用户控制系统。

3. Shell 的运行机制

Shell 的运行机制支持多种操作和功能：

环境变量：Shell 使用环境变量（如 PATH 和 HOME）来存储系统配置和用户信息，这些变量在命令执行和脚本编写中起着重要作用。

重定向和管道：Shell 通过重定向 (> 和 <) 和管道 (|) 实现数据流管理。重定向用于将命令的输入或输出保存到文件，管道则可以将一个命令的输出作为下一个命令的输入，例如 ls | grep “.txt” 查找以 .txt 结尾的文件。

任务控制：Shell 支持多任务处理，用户可以通过 & 将任务放到后台执行，使用 jobs 查看任务状态，fg 和 bg 切换任务的前后台状态。

内置和外部命令：Shell 的一些基本命令是内置命令（如 cd、echo），不需要外部程序。外部命令则需要在系统路径中查找并执行。

脚本执行：Shell 脚本是包含一系列命令的文本文件，可以自动化执行多个操作。用户可以通过脚本实现批量任务，避免手动重复执行。

4. Shell 的应用场景

Shell 是一种高效的工具，主要应用于以下场景：

系统管理：管理员可以使用 Shell 脚本执行日常系统维护任务，如清理日志、备份数据和用户管理等。Shell 提供了自动化操作和批量处理的能力，使得系统管理更加便捷。

自动化任务：Shell 脚本能够自动化重复性任务，例如文件处理、数据备份、定时执行等。将多条命令组合在一起形成脚本，可按计划执行，大幅节省时间。

数据处理：Shell 支持 grep、sed、awk 等强大的文本处理工具，适合快速处理大规模文本数据。

软件开发：开发者可以编写 Shell 脚本来自动化项目构建、测试和部署流程。例如，编写一个 Shell 脚本来拉取代码、编译、运行测试并部署到服务器上。

5. Shell 脚本的优缺点

优点：

易学易用，适合快速任务自动化。 内置丰富的工具，支持管道操作。 无需编译，直接解释执行，适合轻量级任务。

缺点：

性能较低，不适合复杂的计算任务。 语法较宽松，容易引入错误，调试较为复杂。 缺少强类型检查，处理复杂数据结构较困难。

Linux权限的概念

Linux下有两种用户：超级用户（root）、普通用户。

• 超级用户：可以再linux系统下做任何事情，不受限制
• 普通用户：在linux下做有限的事情。
• 超级用户的命令提示符是“#”，普通用户的命令提示符是“$”

命令：su [用户名] 功能：切换用户。 例如，要从root用户切换到普通用户user，则使用 su user。 要从普通用户user切换到root用户则使用 su root（root可以省略），此时系统会提示输入root用户的口令。

Linux权限管理

1. 文件访问者的分类（人） 文件和文件目录的所有者：u—User（中国平民 法律问题） 文件和文件目录的所有者所在的组的用户：g—Group（不多说） 其它用户：o—Others （外国人）
2. 文件类型和访问权限（事物属性）

基本权限

• 读（r/4）：Read对文件而言，具有读取文件内容的权限；对目录来说，具有浏览该目录信息的权限
• 写（w/2）：Write对文件而言，具有修改文件内容的权限；对目录来说具有删除移动目录内文件的权限
• 执行（x/1）：execute对文件而言，具有执行文件的权限；对目录来说，具有进入目录的权限
• “—”表示不具有该项权限

文件权限值的表示方法

• 字符表示方法

• 8进制数值表示方法

文件访问权限的相关设置方法

chmod 功能：设置文件的访问权限 格式：chmod [参数] 权限 文件名 常用选项：

• R -> 递归修改目录文件的权限
• 说明：只有文件的拥有者和root才可以改变文件的权限

chmod命令权限值的格式 用户表示符+/-=权限字符

• +:向权限范围增加权限代号所表示的权限
• -:向权限范围取消权限代号所表示的权限
• =:向权限范围赋予权限代号所表示的权限
• 用户符号：
• u：拥有者
• g：拥有者同组用
• o：其它用户
• a：所有用户

chmod a=x /home/abc.txt 三位8进制数字

chown 功能：修改文件的拥有者 格式：chown [参数] 用户名 文件名

chgrp 功能：修改文件或目录的所属组 格式：chgrp [参数] 用户组名 文件名 常用选项：-R 递归修改文件或目录的所属组

umask 功能：

查看或修改文件掩码 新建文件夹默认权限=0666 新建目录默认权限=0777

但实际上你所创建的文件和目录，看到的权限往往不是上面这个值。原因就是创建文件或目录的时候还要受到 umask的影响。假设默认权限是mask，则实际创建的出来的文件权限是: mask & ~umask 格式：umask 权限值 说明：将现有的存取权限减去权限掩码后，即可产生建立文件时预设权限。超级用户默认掩码值为0022，普通用 户默认为0002。

#umask 775 #umask //查看 #umask 044//设置

file指令： 功能说明：辨识文件类型。 语法：file [选项] 文件或目录… 常用选项： -c 详细显示指令执行过程，便于排错或分析程序执行的情形。 -z 尝试去解读压缩文件的内容。

使用 sudo分配权限 （1）修改/etc/sudoers 文件分配文件

#chmod 740 /etc/sudoers #vi /etc/sudoer

格式：接受权限的用户登陆的主机 =（执行命令的用户） 命令 （2）使用 sudo 调用授权的命令

$ sudo –u 用户名 命令

目录的权限

• 可执行权限: 如果目录没有可执行权限, 则无法cd到目录中.
• 可读权限: 如果目录没有可读权限, 则无法用ls等命令查看目录中的文件内容.
• 可写权限: 如果目录没有可写权限, 则无法在目录中创建文件, 也无法在目录中删除文件.

于是, 问题来了~~ 换句话来讲, 就是只要用户具有目录的写权限, 用户就可以删除目录中的文件, 而不论这个用户是否有这个文件的写 权限.

[root@localhost ~]# chmod 0777 /home/ [root@localhost ~]# ls /home/ -ld drwxrwxrwx. 3 root root 4096 9月 19 15:58 /home/ [root@localhost ~]# touch /home/root.c [root@localhost ~]# ls -l /home/ 总用量 4 -rw-r–r–. 1 root root 0 9月 19 15:58 abc.c drwxr-xr-x. 27 litao litao 4096 9月 19 15:53 litao -rw-r–r–. 1 root root 0 9月 19 15:59 root.c —————————————————————————————————— [root@localhost ~]# su - litao [litao@localhost ~]$rm /home/root.c #litao可以删除root创建的文件 rm：是否删除有写保护的普通空文件 “/home/root.c”？y [litao@localhost ~]$ exit logout

为了解决这个不科学的问题, Linux引入了粘滞位的概念

粘滞位

[root@localhost ~]# chmod +t /home/ # 加上粘滞位 [root@localhost ~]# ls -ld /home/ drwxrwxrwt. 3 root root 4096 9月 19 16:00 /home/ [root@localhost ~]# su - litao [litao@localhost ~]$ rm /home/abc.c #litao不能删除别人的文件 rm：是否删除有写保护的普通空文件 “/home/abc.c”？y rm: 无法删除"/home/abc.c": 不允许的操作

当一个目录被设置为"粘滞位"(用chmod +t),则该目录下的文件只能由 1. 超级管理员删除 2. 该目录的所有者删除 3. 该文件的所有者删除

关于权限的总结

• 目录的可执行权限是表示你可否在目录下执行命令。
• 如果目录没有-x权限，则无法对目录执行任何命令，甚至无法cd 进入目, 即使目录仍然有-r 读权限（这 个地方很容易犯错，认为有读权限就可以进入目录读取目录下的文件）
• 而如果目录具有-x权限，但没有-r权限，则用户可以执行命令，可以cd进入目录。但由于没有目录的读 权限
• 所以在目录下，即使可以执行ls命令，但仍然没有权限读出目录下的文档。