『Linux 干货』#1 终端与Shell（简明）

继 Git 后贵系的另一个暑培项目，讲授 Linux 的基本用法，恰好这学期「 *** 作系统」课程实验需要用到 Linux，而且实验室的服务器也需要学习相关用法，故学之。

本文部分内容参考了清华 ZAH 同学的教程，部分参考了 刘遄 老师的《 Linux 就该这么学 》， 菜鸟教程-Linux 。

Linux，全称 GNU/Linux，是一套免费使用和自由传播的类 Unix *** 作系统。相比于其他系统，Linux 更加稳定且有效率、更加安全、相对不耗资源……以至于几乎所有 长期稳定运行的网站服务器 上、在 处理大数据的集群系统 中，以及需要 协同工作的服务器环境 都采用 Linux 系统。

Linux 严格来说是单指 *** 作系统的 内核 ，因 *** 作系统中包含了许多用户图形接口和其他实用工具。如今 Linux 常用来指「基于 Linux 的完整 *** 作系统」，内核则改以「Linux 内核」称之。

一些组织或厂商将 Linux 内核与各种软件和文档 包装 起来，并提供系统安装界面和系统配置、设定与管理工具，就构成了 Linux 的发行版本。

在学习 Linux 的过程中，有几个易混淆的概念：

命令行界面（Command-Line Interface，CLI）是在图形用户界面得到普及之前使用最为广泛的用户界面，它通常不支持鼠标，用户通过键盘输入指令，计算机接收到指令后，予以执行。也有人称之为字符用户界面（Character User Interface，CUI）。

一般来说，在 服务器 中较多采用的是 CLI 界面，或许有以下几点原因：

Shell 是一个用 C 语言编写的程序，它是用户使用 Linux 等系统的桥梁，如同「 壳 」一般。它的本质是一个 命令解释器 ，将用户输入的命令（符合 Shell 语法）处理成对应 *** 作系统的控制命令 ，处理完毕后再将结果反馈给用户。

不同 *** 作系统下面的 Shell 种类众多，常见的有：

Ken Thompson 的 sh 是第一种 Unix Shell，本教程关注的是 Bash，也就是 Bourne Again Shell，Bash 也是大多数 Linux 系统默认的 Shell。

终端 (Terminal)，是一种用来让用户输入数据至计算机，以及显示其计算结果的机器。早期的终端通常就是一台 电子打字机 （Teletypewriter, TTY），后来随着计算机的发展，打字机被键盘和显示器取代，而 GUI 界面也成了主流。

于是，这时候我们就需要一个程序来模拟传统终端的行为，即 终端模拟器 （Terminal Emulator），当用户打开终端模拟器时，实际上是进入一个 会话进程 （Session）。终端模拟器有很多，这里举几个经典的例子：

在 Linux 系统中打开终端时，会看到一个提示符，通常类似 hewei@hewei-VirtualBox ~$ 。在提示符下，命令会被 Shell 环境 解析并反馈 到终端中。

提示符是 Shell 最主要的 文本接口 。它告诉你，你的主机名是 hewei-VirtualBox ，你现在的身份是 hewei 并且你当前的 工作目录 （Current working directory）是 ~ （默认在 /home/hewei/ 用户目录）。

$ 符号表示您现在的身份不是 root ，输入如下命令可以暂时切换到 root 权限：

输入密码后，可以看到提示符变成了 root@hewei-VirtualBox:/home/hewei# ，其中 # 符号就是超级用户权限的标志。再输入 exit 即可退回普通用户身份。

在 Git学习笔记 #1 基础知识介绍 中，已经简单介绍了命令行界面的一些使用技巧，这些命令在 Linux 系统的 Bash 中同样使用。这里罗列出 Linux 常用快捷键：

常见的执行 Linux 命令的格式是这样的： 命令名称 [命令参数] [命令对象] 。其中，命令参数用于对命令进行调整，使之更好地贴近需求，参数分为 长格式 和 短格式 ，如： man --help ， man -h 。短格式之间可以合并，合并后仅保留一个减号即可。

在 Linux 相关的手册中，我们会约定俗成地将可选择的、非必需的参数使用 中括号 引起来，而命令所要求的、必须有的参数或对象值，则不带中括号。

此外，要注意 Linux 系统中的命令、参数、对象都是 严格区分大小写 的。

Shell 除了是一个 交互式 （Interactive）的命令解释器，它还是一种 程序设计语言 （Shell Script）。它定义了各种变量和参数，并提供了许多在高级语言中才具有的控制结构，包括循环和分支。

用 Shell 编写的 脚本文件 即 .sh 文件，它能在 Shell 环境下运行，fork 出一个 子进程 ，调用系统内核来执行 批处理 （Batch）的系统控制。在文件的第一行，通常是 #!/bin/bash ，这句话约定了这个脚本需要哪种 Shell 环境来执行。

通过如下命令就可以执行一个 Shell 脚本：

下面罗列了部分常用指令与参数的介绍，更多功能请在帮助手册中检索。

沿着前面的轨迹，接下来是Linux中shell脚本的学习。这对于生信工程师后续处理大量 (海量更合适些) 数据是非常非常重要的，但是同样的，作为一个有点古板的人，对于"脚本"是什么意思我都死磕了好久。主要觉得有些抽象，尤其是跟生信的同事讨论项目分析部分的问题时，他们经常会说道这个词，在他们意识里这是个不言自明的术语，殊不知对外行人而言 (比如我)，那简直就是无情的"知识的诅咒"。经常是我假装听懂了，然后继续讨论下面的问题，形成一个模糊的印象。

百度上的解释是：脚本（Script）是一种批处理文件的延伸，是一种纯文本保存的程序，一般来说的计算机脚本程序是确定的一系列控制计算机进行运算 *** 作动作的组合，在其中可以实现一定的逻辑分支等。不知道你能不能看懂，反正我开始的时候真是一知半解。

鸟哥私房菜的解释是：shell script是利用 shell 的功能所写的一个"程序"，这个程序是使用纯文本文件，将一些shell的语法与命令(含外部命令)写在里面，搭配正则表达式、管道命令与数据流重定向等功能，以达到我们所想要的处理的目的。不明觉厉，好像更看不懂了···

Jude 的简单粗暴大白话解释是：脚本就是Linux中很多命令按照一定规则的组合，以实现某个特定的功能。Linux中有很多简单的命令，往往只是进行了简单的对话，比如 cd 就是进入到某个目录，简单直接。但是如果我想进入某个目录A，然后在目录A中创建目录B，再在目录B中创建文本C呢？当然可以一步一步 *** 作，如果想要一步到位呢，那就可以用脚本，把三个命令写在一起，一起执行。好像有点啰嗦···

或者从英语的角度去理解，脚本的对应英文是Script，而这个单词的中文释义中还有剧本的意思。剧本就好理解了啊，剧本就是导演(生信工程师)基于某个主旨(要实现的目标)按照一定的手法(规则)所写的一个故事。不管是哪个演员，都得按照剧本演。所以，学好英语对于生信也是有帮助的~

按照脚本的复杂程度可以分为：

这个无需多说，其实就是若干个简单命令的顺序排列，执行脚本后会按照命令的前后关系从前往后一一执行。

相对于简单的基本脚本，结构化的命令脚本可以施加逻辑流程控制，从而改变程序(命令)执行的顺序。基本脚本中的命令就是从上往下执行，但是结构化的命令脚本可以根据逻辑判断重复或者跳过某些命令。

常用的结构化命令(语句)有：

后面还有什么嵌套循环啊啥的，不过我觉得上面的7中命令学到家了，应该可以应付大部分在生信分析里面的应用了。

记得高中的时候，物理老师(也是班主任)在给我们讲解习题时有个有意思的套路：不管什么难题现在下面写个"答："，以示自己解决问题的决心，也是一种正向的心理暗示。脚本编写也是有套路的，不过总的来说还是比较简单。

对于简单的脚本(超级简单的那种)，直接几个命令连在一起即可，中间用"；"隔开。

对于更长更复杂的脚本，一般需要创建一个文本，并在里面编辑。这就涉及到了文本编辑器，比较常用和简单的一般有nano和vim，实在很简单，规则也容易理解，教程随手可得，不多说。

比如用vim创建了一个脚本之后，具体的语法(套路)：

ok，脚本写完了，怎么让脚本开始工作呢？这有涉及到之前讲过的环境变量和相对路径、绝对路径了。方法有三：

就这么多吧，应该有点感觉到了，剩下的就是狂练狂练了~

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