一、什么是 Shell？
咱们可以把计算机系统比作一家复杂的餐厅：Linux 内核是后厨里掌勺的总厨师，负责处理所有硬件资源（比如 CPU、内存、硬盘）的调度和运算；而用户就是来就餐的顾客，需要通过某种方式向厨师传递需求（比如 “炒一盘菜”“盛一碗汤”）。
Shell 正是连接顾客（用户）和厨师（内核）的 “服务员”—— 它是一个命令解释器，会把用户输入的命令翻译成内核能理解的语言，内核执行完毕后，再把结果通过 Shell 反馈给用户。
举个更具体的例子：当你想查看 “/home” 目录下的文件时，输入ls /home命令，这个过程的本质是：
Shell 接收ls /home命令并解析
向内核发送 “读取 /home 目录文件列表” 的请求
内核调用文件系统模块获取数据
内核将文件列表返回给 Shell
Shell 将结果格式化后显示在终端上
除了执行单个命令，Shell 还能批量处理命令（通过脚本），甚至实现复杂的逻辑判断和循环操作，这也是它比图形界面更高效的核心原因。
二、Shell 的种类
目前常见的 Shell 有十多种，除了之前提到的 bash、sh、zsh，还有 ksh、csh、tcsh 等，它们在语法和功能上各有侧重：
Shell 类型
特点与适用场景
bash
1989 年发布，是 Bourne Shell（sh）的增强版兼容 sh 语法，新增数组、函数、命令补全等功能支持通配符（*、?）和管道组合几乎所有 Linux 发行版（Ubuntu、CentOS 等）的默认 Shell推荐新手优先掌握
sh
1979 年随 Unix 诞生的原始 Shell语法简单但功能有限（无数组、无函数）现在多作为符号链接指向 bash 或其他兼容 Shell仅在老旧系统或特定脚本中使用
zsh
1990 年发布，兼容 bash 但功能更强大支持主题美化（如 agnoster 主题）、插件扩展（通过 oh-my-zsh）智能命令补全（如目录、参数自动提示）拼写纠错（输入错误命令时自动提示）适合追求高效和个性化的进阶用户
ksh
1983 年由 AT&T 开发，融合 sh 和 csh 的优点支持脚本调试和数学运算在商业 Unix 系统（如 AIX）中较常见
csh/tcsh
语法类似 C 语言，适合编程习惯的用户tcsh 是 csh 的增强版，支持命令历史和补全因兼容性问题，现在使用较少
查看系统已安装的 Shell：
cat /etc/shells # 列出系统支持的所有Shell
切换默认 Shell（需注销后生效）：
chsh -s /bin/zsh # 将默认Shell改为zsh
三、Shell 的基本命令
1. 文件与目录操作命令
ls（列出目录内容）
核心功能：显示指定目录下的文件和子目录，默认显示当前目录。
常用选项：
-a：显示所有文件（包括以.开头的隐藏文件，如.bashrc）
-l：以长格式显示（权限、所有者、大小、修改时间等）
-h：配合-l使用，以人性化单位显示大小（如 K、M、G）
-t：按修改时间排序（最新的在前面）
-r：反向排序（如配合-t实现按时间倒序）
-d：仅显示目录本身（而非目录内内容）
示例：
ls -la ~ # 显示主目录下所有文件（包括隐藏）的详细信息
ls -lht /var/log # 以人性化单位显示/var/log目录下文件，按修改时间排序
ls -d /etc/*conf # 显示/etc目录下所有以conf结尾的目录（而非内容）
cd（切换目录）
核心功能：切换当前工作目录，路径可以是绝对路径（从/开始）或相对路径（相对于当前目录）。
特殊用法：
cd 或 cd ~：切换到当前用户的主目录（如/home/yourname）
cd ..：切换到上一级目录
cd -：切换到上一次所在的目录
cd ./docs：切换到当前目录下的 docs 子目录（./可省略）
cd /usr/local：切换到绝对路径/usr/local
示例：
cd ~/Downloads # 进入主目录下的Downloads文件夹
cd ../pictures # 进入上一级目录下的pictures文件夹
cd - # 在两个目录间快速切换
pwd（显示当前目录）
核心功能：打印当前工作目录的绝对路径，避免 “迷路”。
示例：
pwd # 输出：/home/yourname/work/project
mkdir（创建目录）
核心功能：创建新目录，支持一次性创建多级目录。
常用选项：
-p：递归创建目录（父目录不存在时自动创建）
示例：
mkdir blog # 创建名为blog的目录
mkdir -p blog/{posts,images} # 同时创建blog目录及其中的posts和images子目录
rmdir（删除空目录）
核心功能：仅删除空目录，若目录非空会报错。
示例：
rmdir empty_folder # 删除空目录empty_folder
rm（删除文件 / 目录）
核心功能：删除文件或目录（需谨慎使用，删除后难以恢复）。
常用选项：
-f：强制删除（不提示确认）
-r：递归删除目录及其中所有内容
-i：删除前提示确认
示例：
rm old.txt # 删除文件old.txt（会提示确认）
rm -f temp.log # 强制删除temp.log（不提示）
rm -rf old_dir # 递归删除old_dir目录及所有内容（危险操作！）
cp（复制文件 / 目录）
核心功能：复制文件或目录到指定位置。
常用选项：
-i：目标文件存在时提示是否覆盖
-r：递归复制目录（必须用于目录复制）
-v：显示复制过程
示例：
cp note.txt backup/ # 复制note.txt到backup目录
cp -i report.pdf ~/docs/ # 复制report.pdf到主目录的docs，若存在则提示
cp -rv project/ /media/usb/ # 递归复制project目录到U盘，显示复制过程
mv（移动 / 重命名文件 / 目录）
核心功能：移动文件 / 目录到新位置，或重命名（目标位置与源位置相同则为改名）。
示例：
mv file.txt docs/ # 移动file.txt到docs目录
mv oldname.txt newname.txt # 将文件重命名为newname.txt
mv pics/ images/ # 将目录pics重命名为images
touch（创建文件 / 更新时间）
核心功能：创建空文件，或更新已有文件的访问 / 修改时间。
示例：
touch readme.md # 创建空文件readme.md
touch -d "2023-01-01" oldfile # 将oldfile的时间修改为2023年1月1日
2. 文件内容查看命令
cat（连接并显示文件内容）
核心功能：一次性显示文件所有内容，适合查看小型文件。
常用选项：
-n：显示行号
-b：仅显示非空行的行号
示例：
cat story.txt # 查看story.txt内容
cat -n config.ini # 显示config.ini内容并带行号
more/less（分页查看文件）
核心功能：分页显示大文件内容（避免内容一次性刷屏）。
more：只能向前翻页，支持空格（翻页）、Enter（换行）、q（退出）
less：更强大，支持前后翻页（PgUp/PgDn）、搜索（/ 关键词）、q（退出）
示例：
more large_log.txt # 分页查看大日志文件
less /etc/manpath.config # 用less查看配置文件，按/搜索关键词
head/tail（查看文件首尾内容）
核心功能：
head：显示文件开头部分（默认前 10 行）
tail：显示文件结尾部分（默认后 10 行）
常用选项：
-n N：指定显示 N 行（如-n 20显示 20 行）
-f：实时跟踪文件新增内容（常用于查看日志）
示例：
head -n 5 scores.csv # 查看scores.csv的前5行
tail -n 3 error.log # 查看error.log的最后3行
tail -f /var/log/syslog # 实时监控系统日志新增内容（按Ctrl+C退出）
grep（搜索文本内容）
核心功能：在文件或命令输出中搜索匹配指定模式的行。
常用选项：
-i：忽略大小写（如同时匹配 “Hello” 和 “hello”）
-n：显示匹配行的行号
-r：递归搜索目录下所有文件
-v：显示不匹配的行
--color：高亮显示匹配的内容
示例：
grep "error" app.log # 在app.log中搜索包含error的行
grep -in "warning" /var/log/* # 在/var/log下所有文件中搜索warning（忽略大小写并显示行号）
grep -rv "test" src/ # 在src目录下递归搜索不包含test的行
四、管道和重定向
1. 管道（|）
管道的本质是 “将前一个命令的标准输出作为后一个命令的标准输入”，可以串联多个命令实现复杂功能。
多层管道示例：
# 统计当前目录下所有.txt文件的总行数
ls -l *.txt | grep -v "^d" | wc -l
# 解析：
# 1. ls -l *.txt：列出所有.txt文件的详细信息
# 2. grep -v "^d"：排除目录（只保留文件，^d表示以d开头的行，即目录）
# 3. wc -l：统计行数（每个文件对应一行，即文件总数）
# 查看系统中占用内存最高的前5个进程
ps aux | sort -k4nr | head -n 5
# 解析：
# 1. ps aux：显示所有进程的详细信息
# 2. sort -k4nr：按第4列（内存占用）从大到小排序（n表示数字排序，r表示反向）
# 3. head -n 5：取前5行
2. 重定向
输出重定向
>：覆盖式重定向（目标文件存在则清空原有内容）
>>：追加式重定向（目标文件存在则在末尾添加内容）
示例：
# 将当前目录结构保存到file_list.txt（覆盖原有内容）
ls -lR > file_list.txt
# 记录系统时间到日志（追加模式）
date >> system_log.txt
输入重定向（<）
将文件内容作为命令的标准输入。
示例：
# 统计words.txt中单词总数（等价于cat words.txt | wc -w）
wc -w < words.txt
# 从data.csv中读取内容作为mysql导入数据
mysql -u root -p < data.csv
错误重定向
2>：重定向标准错误输出（覆盖模式）
2>>：追加标准错误输出
2>&1：将标准错误输出合并到标准输出
示例：
# 执行命令时，将错误信息保存到error.log（不显示在终端）
sudo apt install unknown-package 2> error.log
# 将标准输出和错误都保存到all.log（常用日志记录方式）
python script.py > all.log 2>&1
# 将正确输出保存到success.log，错误输出保存到fail.log
./backup.sh > success.log 2> fail.log
五、Shell 脚本
Shell 脚本是包含一系列 Shell 命令的文本文件，通过逻辑控制实现自动化任务，扩展名通常为.sh。
1. 脚本基础要素
解释器声明：首行#!/bin/bash（指定用 bash 解释器，必须放在第一行）
注释：以#开头的行（除首行声明外），用于说明脚本功能，不被执行
命令序列：按执行顺序排列的 Shell 命令
可执行权限：需通过chmod +x script.sh赋予执行权限
2. 变量与参数
自定义变量
#!/bin/bash
# 定义变量（等号两侧不能有空格）
name="Alice"
age=30
# 使用变量（加$符号）
echo "姓名：$name"
echo "年龄：$age"
# 变量重新赋值
age=31
echo "更新后的年龄：$age"
# 命令替换（将命令输出赋值给变量，用$()或``）
current_time=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")
echo "当前时间：$current_time"
环境变量
系统预定义的变量，用于存储系统配置信息，通常全大写。
PATH：可执行程序的搜索路径（输入命令时系统会在这些路径中查找）
HOME：当前用户的主目录
USER：当前用户名
PWD：当前工作目录（同 pwd 命令）
LANG：系统语言设置
示例：
echo $HOME # 输出：/home/yourname
echo $PATH # 输出：/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin...
# 向PATH添加自定义目录（临时生效，重启终端后失效）
export PATH=$PATH:/home/yourname/scripts
# 永久生效需写入配置文件（如~/.bashrc或~/.bash_profile）
echo 'export PATH=$PATH:/home/yourname/scripts' >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc # 立即生效（无需重启终端）
位置参数
脚本运行时传递的参数，通过$1（第一个参数）、$2（第二个参数）...$n（第 n 个参数）访问。
$0：脚本本身的文件名
$#：参数的总个数
$*：所有参数的集合（作为单个字符串）
$@：所有参数的集合（作为独立字符串）
示例（greet.sh）：
#!/bin/bash
echo "脚本名：$0"
echo "参数总数：$#"
echo "第一个参数：$1"
echo "第二个参数：$2"
echo "所有参数：$@"
运行脚本：
chmod +x greet.sh
./greet.sh "Hello" "World"
# 输出：
# 脚本名：./greet.sh
# 参数总数：2
# 第一个参数：Hello
# 第二个参数：World
# 所有参数：Hello World
3. 条件判断（if 语句）
#!/bin/bash
# 判断文件是否存在
filename="data.txt"
if [ -f "$filename" ]; then
echo "$filename 是一个普通文件"
elif [ -d "$filename" ]; then
echo "$filename 是一个目录"
else
echo "$filename 不存在"
fi
# 常用判断条件：
# -f file：是否为普通文件
# -d dir：是否为目录
# -e path：路径是否存在
# -r file：是否有读权限
# -w file：是否有写权限
# -z str：字符串是否为空
# $a -eq $b：a等于b（数字比较）
# $a -gt $b：a大于b
# str1 == str2：字符串相等（注意用双等号）
4. 循环结构
for 循环
#!/bin/bash
# 批量重命名.jpg文件为编号格式（如1.jpg、2.jpg）
i=1
for file in *.jpg; do
if [ -f "$file" ]; then # 确保是文件而非目录
mv "$file" "$i.jpg"
echo "重命名 $file 为 $i.jpg"
i=$((i + 1)) # 变量自增
fi
done
while 循环
#!/bin/bash
# 倒计时脚本
count=10
while [ $count -gt 0 ]; do
echo "倒计时：$count 秒"
sleep 1 # 暂停1秒
count=$((count - 1))
done
echo "倒计时结束！"
5. 函数
#!/bin/bash
# 定义函数（计算两数之和）
add() {
local sum=$(( $1 + $2 )) # local声明局部变量
echo $sum
}
# 调用函数
result=$(add 5 3)
echo "5 + 3 = $result" # 输出：5 + 3 = 8
6. 实战脚本示例：日志分析工具
#!/bin/bash
# 功能：分析Nginx访问日志，统计访问量最高的前10个IP
# 检查日志文件是否存在
log_file="/var/log/nginx/access.log"
if [ ! -f "$log_file" ]; then
echo "错误：日志文件 $log_file 不存在"
exit 1 # 退出脚本并返回错误码1
fi
echo "正在分析日志文件：$log_file"
echo "访问量最高的前10个IP："
# 提取IP（日志中第一列通常是IP）并统计排序
awk '{print $1}' "$log_file" | sort | uniq -c | sort -nr | head -n 10
# 解析：
# 1. awk '{print $1}'：提取每行第一列（IP地址）
# 2. sort：排序IP（便于后续去重）
# 3. uniq -c：统计每个IP出现的次数（-c表示计数）
# 4. sort -nr：按次数从大到小排序
# 5. head -n 10：取前10名
运行方式：
chmod +x nginx_analysis.sh
sudo ./nginx_analysis.sh # 需root权限访问nginx日志
7. 脚本调试技巧
执行脚本时添加-x参数：bash -x script.sh（显示每一行执行的命令及参数，便于定位错误）
在关键位置添加echo命令：输出变量值或执行状态（如echo "当前处理文件：$file"）
使用set -e：脚本中任何命令执行失败（返回非 0 状态）时立即退出脚本
六、Shell 高级技巧
1. 别名（alias）
为常用命令创建简写，提高效率。
# 临时生效（重启终端后失效）
alias ll='ls -lha' # 用ll代替ls -lha
alias rm='rm -i' # 让rm默认提示确认
# 永久生效（写入配置文件）
echo "alias ll='ls -lha'" >> ~/.bashrc
source ~/.bashrc # 立即生效
2. 历史命令
history：查看所有历史命令
!n：执行历史记录中第 n 条命令（如!100执行第 100 条）
!keyword：执行最近一条以 keyword 开头的命令（如!ls执行最近的 ls 命令）
Ctrl+R：反向搜索历史命令（输入关键词匹配）
3. 命令补全
按Tab键自动补全命令、文件名或目录名，按两次Tab显示所有可能的选项。
# 输入以下内容后按Tab，会自动补全为完整文件名
cat docu[Tab] # 若存在document.txt，会补全为cat document.txt
4. 快捷键
Ctrl+C：终止当前正在执行的命令
Ctrl+D：退出当前 Shell（等价于 exit 命令）
Ctrl+Z：暂停当前命令（放入后台，可用 fg 命令恢复）
Ctrl+A：光标跳到命令行开头
Ctrl+E：光标跳到命令行结尾
Ctrl+U：删除光标前的所有内容
Ctrl+K：删除光标后的所有内容
七、总结
Shell 是 Linux 系统的 “灵魂交互工具”，从简单的文件操作到复杂的自动化脚本，掌握它能极大提升工作效率。学习时建议遵循 “边学边练” 的原则：
先熟练掌握基础命令（ls、cd、pwd、cp、mv、rm 等）理解管道和重定向的用法，学会组合命令解决问题逐步学习脚本编程（变量、条件、循环、函数），从简单脚本开始实践积累实用技巧（别名、快捷键、历史命令），形成自己的高效工作流
随着实践深入，你会发现 Shell 不仅是命令行工具，更是一种 “自动化思维” 的载体 —— 很多重复劳动都能通过几行脚本解放双手。现在就打开终端，开始你的 Shell 探索之旅吧！