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現(xiàn)在我們使用的操作系統(tǒng)（Windows、Mac OS、Android、iOS 等）都是帶圖形界面的，簡單直觀，容易上手，對專業(yè)用戶（程序員、網(wǎng)管等）和普通用戶（家庭主婦、老年人等）都非常適用；計算機的普及離不開圖形界面。 然而在計算機的早期并沒有圖形界面，我們只能通過一個一個地命令來控制計算機，這些命令有成百上千之多，且不說記住這些命令非常困難，每天面對沒有任何色彩的“黑屏”本身就是一件枯燥的事情；這個時候的計算機還遠遠談不上炫酷和普及，只有專業(yè)人員才能使用。  圖：早期的電腦，都是“黑紙白字” 猛擊《帶你逛西雅圖活電腦博物館》可以欣賞更多早期的計算機。對于圖形界面，用戶點擊某個圖標就能啟動某個程序；對于命令行，用戶輸入某個程序的名字（可以看做一個命令）就能啟動某個程序。這兩者的基本過程都是類似的，都需要查找程序在硬盤上的安裝位置，然后將它們加載到內(nèi)存運行。 關(guān)于程序的運行原理，請猛擊《載入內(nèi)存，讓程序運行起來》。換句話說，圖形界面和命令行要達到的目的是一樣的，都是讓用戶控制計算機。 然而，真正能夠控制計算機硬件（CPU、內(nèi)存、顯示器等）的只有操作系統(tǒng)內(nèi)核（Kernel），圖形界面和命令行只是架設在用戶和內(nèi)核之間的一座橋梁。 如果你不了解操作系統(tǒng)的作用，請轉(zhuǎn)到《操作系統(tǒng)是什么》。由于安全、復雜、繁瑣等原因，用戶不能直接接觸內(nèi)核（也沒有必要），需要另外再開發(fā)一個程序，讓用戶直接使用這個程序；該程序的作用就是接收用戶的操作（點擊圖標、輸入命令），并進行簡單的處理，然后再傳遞給內(nèi)核，這樣用戶就能間接地使用操作系統(tǒng)內(nèi)核了。你看，在用戶和內(nèi)核之間增加一層“代理”，既能簡化用戶的操作，又能保障內(nèi)核的安全，何樂不為呢？ 用戶界面和命令行就是這個另外開發(fā)的程序，就是這層“代理”。在Linux下，這個命令行程序叫做 Shell。 Shell 是一個應用程序，它連接了用戶和 Linux 內(nèi)核，讓用戶能夠更加高效、安全、低成本地使用 Linux 內(nèi)核，這就是 Shell 的本質(zhì)。 Shell 本身并不是內(nèi)核的一部分，它只是站在內(nèi)核的基礎上編寫的一個應用程序，它和 QQ、迅雷、Firefox 等其它軟件沒有什么區(qū)別。然而 Shell 也有著它的特殊性，就是開機立馬啟動，并呈現(xiàn)在用戶面前；用戶通過 Shell 來使用 Linux，不啟動 Shell 的話，用戶就沒辦法使用 Linux。 Shell 是如何連接用戶和內(nèi)核的？Shell 能夠接收用戶輸入的命令，并對命令進行處理，處理完畢后再將結(jié)果反饋給用戶，比如輸出到顯示器、寫入到文件等，這就是大部分讀者對 Shell 的認知。你看，我一直都在使用 Shell，哪有使用內(nèi)核哦？我也沒有看到 Shell 將我和內(nèi)核連接起來呀？！其實，Shell 程序本身的功能是很弱的，比如文件操作、輸入輸出、進程管理等都得依賴內(nèi)核。我們運行一個命令，大部分情況下 Shell 都會去調(diào)用內(nèi)核暴露出來的接口，這就是在使用內(nèi)核，只是這個過程被 Shell 隱藏了起來，它自己在背后默默進行，我們看不到而已。 接口其實就是一個一個的函數(shù)，使用內(nèi)核就是調(diào)用這些函數(shù)。這就是使用內(nèi)核的全部內(nèi)容了嗎？嗯，是的！除了函數(shù)，你沒有別的途徑使用內(nèi)核。 比如，我們都知道在 Shell 中輸入 cat log.txt命令就可以查看 log.txt 文件中的內(nèi)容，然而，log.txt 放在磁盤的哪個位置？分成了幾個數(shù)據(jù)塊？在哪里開始？在哪里終止？如何操作探頭讀取它？這些底層細節(jié) Shell 統(tǒng)統(tǒng)不知道的，它只能去調(diào)用內(nèi)核提供的 open() 和 read() 函數(shù)，告訴內(nèi)核我要讀取 log.txt 文件，請幫助我，然后內(nèi)核就乖乖地按照 Shell 的吩咐去讀取文件了，并將讀取到的文件內(nèi)容交給 Shell，最后再由 Shell 呈現(xiàn)給用戶（其實呈現(xiàn)到顯示器上還得依賴內(nèi)核）。整個過程中 Shell 就是一個“中間商”，它在用戶和內(nèi)核之間“倒賣”數(shù)據(jù)，只是用戶不知道罷了。
Shell 還能連接其它程序在 Shell 中輸入的命令，有一部分是 Shell 本身自帶的，這叫做內(nèi)置命令；有一部分是其它的應用程序（一個程序就是一個命令），這叫做外部命令。Shell 本身支持的命令并不多，功能也有限，但是 Shell 可以調(diào)用其他的程序，每個程序就是一個命令，這使得 Shell 命令的數(shù)量可以無限擴展，其結(jié)果就是 Shell 的功能非常強大，完全能夠勝任 Linux 的日常管理工作，如文本或字符串檢索、文件的查找或創(chuàng)建、大規(guī)模軟件的自動部署、更改系統(tǒng)設置、監(jiān)控服務器性能、發(fā)送報警郵件、抓取網(wǎng)頁內(nèi)容、壓縮文件等。 更加驚訝的是，Shell 還可以讓多個外部程序發(fā)生連接，在它們之間很方便地傳遞數(shù)據(jù)，也就是把一個程序的輸出結(jié)果傳遞給另一個程序作為輸入。 大家所說的 Shell 強大，并不是 Shell 本身功能豐富，而是它擅長使用和組織其他的程序。Shell 就是一個領導者，這正是 Shell 的魅力所在。 可以將 Shell 在整個 Linux 系統(tǒng)中的地位描述成下圖所示的樣子。注意“用戶”和“其它應用程序”是通過虛線連接的，因為用戶啟動 Linux 后直接面對的是 Shell，通過 Shell 才能運行其它的應用程序。  Shell 也支持編程Shell 并不是簡單的堆砌命令，我們還可以在 Shell 中編程，這和使用 C++、C#、Java、Python 等常見的編程語言并沒有什么兩樣。Shell 雖然沒有 C++、Java、Python 等強大，但也支持了基本的編程元素，例如：
站在這個角度講，Shell 也是一種編程語言，它的編譯器（解釋器）是 Shell 這個程序。我們平時所說的 Shell，有時候是指連接用戶和內(nèi)核的這個程序，有時候又是指 Shell 編程。 Shell 主要用來開發(fā)一些實用的、自動化的小工具，而不是用來開發(fā)具有復雜業(yè)務邏輯的中大型軟件，例如檢測計算機的硬件參數(shù)、搭建 Web 運行環(huán)境、日志分析等，Shell 都非常合適。 使用 Shell 的熟練程度反映了用戶對 Linux 的掌握程度，運維工程師、網(wǎng)絡管理員、程序員都應該學習 Shell。 尤其是 Linux 運維工程師，Shell 更是必不可少的，是必須掌握的技能，它使得我們能夠自動化地管理服務器集群，否則你就得一個一個地登錄所有的服務器，對每一臺服務器都進行相同的設置，而這些服務器可能有成百上千之多，會浪費大量的時間在重復性的工作上。 Shell 是一種腳本語言任何代碼最終都要被“翻譯”成二進制的形式才能在計算機中執(zhí)行。有的編程語言，如 C/C++、Pascal、Go語言、匯編等，必須在程序運行之前將所有代碼都翻譯成二進制形式，也就是生成可執(zhí)行文件，用戶拿到的是最終生成的可執(zhí)行文件，看不到源碼。 這個過程叫做編譯（Compile），這樣的編程語言叫做編譯型語言，完成編譯過程的軟件叫做編譯器（Compiler）。 而有的編程語言，如 Shell、JavaScript、Python、PHP等，需要一邊執(zhí)行一邊翻譯，不會生成任何可執(zhí)行文件，用戶必須拿到源碼才能運行程序。程序運行后會即時翻譯，翻譯完一部分執(zhí)行一部分，不用等到所有代碼都翻譯完。 這個過程叫做解釋，這樣的編程語言叫做解釋型語言或者腳本語言（Script），完成解釋過程的軟件叫做解釋器。 編譯型語言的優(yōu)點是執(zhí)行速度快、對硬件要求低、保密性好，適合開發(fā)操作系統(tǒng)、大型應用程序、數(shù)據(jù)庫等。 腳本語言的優(yōu)點是使用靈活、部署容易、跨平臺性好，非常適合 Web 開發(fā)以及小工具的制作。 Shell 就是一種腳本語言，我們編寫完源碼后不用編譯，直接運行源碼即可。 |
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來自： 李清龍1023 > 《操作系統(tǒng)》
