【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)
    在这里插入图片描述
    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
Linux表示 说明 Linux表示 说明
r– 仅读 -w- 仅写
–x 仅可执行 rw- 可读可写
-wx 可写可执行 r-x 可读可执行
rwx 可读可写可执行 无权限
  • 8进制数值表示方法
权限符号 八进制 二进制
r 4 100
w 2 010
x 1 001
rw 6 110
rx 5 101
wx 3 011
rwx 7 111
0 000

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。

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