再探shell

我们在使用终端登录器（如xshell等）登录系统后，使用的是系统默认的shell，之前说过，一个linux系统中通常会有多个不同类型的shell，那我们怎么使用不同的shell，或者说开启多个shell？

它们的实现都很简单。

切换与开启子shell

切换

要切换首先，我们要知道系统中装了哪些类型的shell。可通过如下命令查看：

chsh -l
# 以下是输出
/bin/sh
/bin/bash
/usr/bin/sh
/usr/bin/bash
# 该电脑系统 有4中不同的shell

上述命令，会把shell命令，对应的位置也一并输出，而我们要切换，直接输入对应shell即可，比如，我们要切换成sh

/bin/sh
# 执行该命令后 会发现前置提示变化了
# 会有新的命令提示输出
sh-4.2# 

不同类型的shell可能有不同的变化。

如果你要切换回去，直接exit即可

sh-4.2# exit
# 以下是输出
exit

exit后，又会变为默认的shell。

开启子shell

开启新的shell（或者说开启子shell）也很简单，直接bash即可。开启后，通过ps -f或者ps --forest可查看开启状态。

 bash
 # bash之后 没有明显的输出
 ps --forest
 # 以下为输出
  PID TTY          TIME CMD
21232 pts/0    00:00:00 bash
25847 pts/0    00:00:00  \_ bash
26382 pts/0    00:00:00      \_ ps

通过ps --forest可以查看到，我们开启了一个新的shell，也就是所谓的子shell。退出也一样，直接exit即可。

优缺点

在Linux中，从父shell中创建一个子shell主要是为了解决一些特定的需求和情境，特别是当需要在独立的环境中执行命令或脚本时。子shell提供了与父shell相对隔离的环境，允许在其中进行临时的修改而不影响父shell的状态。下面详细讨论其优势和不足：

• 优点：

1. 环境隔离： 子shell有自己的环境变量和状态，这意味着在子shell中所做的任何更改（如修改环境变量、设置临时路径等）都不会影响到父shell。这对于测试和调试非常有用，因为你可以在子shell中实验不同的配置而不必担心破坏现有的shell环境。
2. 资源管理： 子shell可以拥有自己的进程ID和资源限制，这使得系统可以更好地管理和控制各个shell的资源消耗。
3. 安全性和权限： 子shell可以以不同的用户身份运行，提供额外的安全层。例如，你可以以root身份在父shell中运行，但在子shell中降权运行脚本，以减少潜在的安全风险。
4. 脚本和命令执行： 许多脚本和命令在执行时会创建子shell来运行特定任务，特别是在管道和重定向中，子shell能够确保每个命令在自己的上下文中运行，避免相互干扰。
5. 并行处理： 子shell可以并行运行，从而提高处理效率。例如，当你使用&将任务放到后台运行时，实际上是在创建一个子shell来执行该任务。

• 缺点：

1. 资源开销： 创建子shell会占用额外的系统资源，包括内存和CPU时间。虽然现代系统通常可以轻松处理这种开销，但在资源受限的环境下，频繁创建子shell可能会成为性能瓶颈。
2. 变量传递限制： 如前所述，子shell中的环境变量更改不会反映到父shell中。这在某些情况下可能是期望的行为，但在需要持久化变量更改时就会成为一个问题。例如，如果你在子shell中使用export命令设置了一个变量，这个变量在子shell结束后就消失了，除非采取特殊措施将其传递回父shell。
3. 复杂性增加： 对于复杂的脚本和命令链，子shell的使用可以增加理解流程的难度。特别是对于新手，子shell的概念和行为可能不是直观的。
4. 调试困难： 由于子shell的隔离特性，调试有时会变得复杂。例如，如果你在一个子shell中遇到了问题，可能需要在那个特定的上下文中进行调试，而这可能比在单一shell环境中更难。

shell命令的后台执行

Linux中，如果碰到某个文件特别复杂体积特别大，我们进行解压时，通常情况是——我们无法执行其他命令，只有等待解压命令执行完毕才可以执行其他命令。这很低效率而且对使用者很不友好，为了解决这一问题，开发者设计了一个后台模式，可以将shell命令进行后台执行。

后台执行：允许你将进程置于后台运行，从而让你可以继续使用终端进行其他操作，而不必等待当前命令执行完毕。后台模式对于运行长时间任务、耗时的脚本或不需要即时交互的程序尤其有用。对于命令行来说就是，执行一个shell命令后，可以立即执行下一个shell命令，前者会在后台继续执行，直到完成。

使用 & 符号

实现命令的后台执行，在命令的末尾添加一个&符号可以让命令在后台运行。例如：

sleep 15
# 使用该命令后 经过15s后，你才能继续执行下一条指令
sleep 30 &
# 以下是输出
[1] 27569
# 加上 & 后，则不必等待，能立即执行下一条

在命令尾部加上&再执行的命令，会被放到后台执行，同时输出对应的进程号。通过ps可以看到

ps
# 以下是输出
  PID TTY          TIME CMD
 6048 pts/0    00:00:00 bash
27569 pts/0    00:00:00 sleep
32581 pts/0    00:00:00 ps

当然，你也可以通过另一个命令来查看，jobs，该命令可以显示出当前运行在后台模式中的所有用户的进程（作业）。

jobs
# 以下是输出
[1]+  运行中               sleep 30 &

使用 nohup 命令

很多时候，我们都会用到命令后台执行，最常用的情况就是项目发布，比如——发布Java项目，使用jar命令，再加上&来将一个.jar文件置于后台执行。因为我们使用了&符号，理论上应该在我们断开终端连接后继续运行。

但是，通常情况却是，jar命令在断开终端连接后中断了。这其中的原因主要是该命令或进程没有正确地忽略SIGHUP信号。SIGHUP（Signal HangUp）信号是在终端会话结束时发送给所有相关联进程的信号。当用户注销或关闭SSH会话时，系统默认会发送SIGHUP信号给与该会话相关的所有进程。如果没有特别处理，进程接收到SIGHUP信号后会默认终止。

为了避免这种情况，有几种方法可以确保你的.jar文件在后台运行，并且在终端断开连接后还能继续运行，其中一种就是nohup，nohup（no hang up）命令可以防止进程在终端断开连接（例如，当你注销或关闭SSH会话）时终止。使用方法如下：

nohup java -jar your_jar_file.jar &

注意：nohup它会在当前工作目录下生成一个名为nohup.out的文件，用来记录命令的标准输出和标准错误，除非你重定向它们到其他地方。

shell的内建与非内建命令

在Linux shell环境中，命令可以大致分为两类：内建命令（built-in commands）和非内建命令（external commands）。

内建命令

内建命令是shell本身的一部分，它们直接由shell解释器执行，不需要创建新的进程。这些命令通常与shell的环境控制和脚本编写密切相关。

比如：cd和exit命令都内建于bash shell。可以利用type命令来了解某个命令是否是内建的。

type cd 
# 以下是输出
cd 是 shell 内嵌

因为内建命令，它们是作为shell工具的组成部分存在。所以，在执行时，不需要借助外部程序文件来运行，此外它们也不需要fork一个新进程来执行，所以执行效率高。

但内建命令的功能相对有限，主要聚焦于shell环境管理和流程控制，所以开发者们还设计了非内建命令。

非内建命令

非内建命令，或者说外部命令，有时候也被称为文件系统命令，是存在于bash shell之外的程序。它们并不是shell程序的一部分。外部命令程序通常位于/bin、/usr/bin、/sbin或/usr/sbin中。

比如：ps就是一个外部命令。

type ps
# 以下是输出
ps 是 /usr/bin/ps

大多数的系统工具和实用程序，如ls, cat, grep, find等，都是非内建命令。它们主要用于执行复杂任务，如文件操作、网络管理、系统监控等。

但它们每次执行都需要创建新进程，会涉及到fork和exec系统调用，因为效率比内建命令慢。

注意：虽然非内建命令的执行，会创建新进程，但并不是新的shell（子shell）。

用执行ls为例，虽然创建了一个子进程，但这个子进程执行的是ls命令，而不是一个新的Shell实例。除非你明确地在命令行中运行sh、bash或其他Shell解释器，否则不会创建一个子Shell。例如，当你使用bash -c "ls"这样的命令时，确实会创建一个临时的子Shell来执行ls命令