shell的初始化

在命令行模式下，为什么我们敲一个命令，这个命令就可以马上执行？命令是如何执行的？shell到底是个什么东西？把shell是什么搞清楚了，把shell初始化搞清楚了，基本上也就搞清楚了shell命令是如何执行的。

在Linux环境下，我们运行的软件、命令、自己编写的ELF文件，都是以“进程”形式运行的。系统上电后，需要对硬件做各种初始化、对操作系统模块各种初始化、会启动很多后台服务进程。

在一个计算机中，系统上电后，运初始化顺序是：

BIOS-->操作系统-->init进程-->用户登录-->shell进程

BIOS是固化在主板上的一段程序，系统上电后会首先从这里执行，操作系统镜像文件安装在磁盘上，会被加载到内存中启动。操作系统有很多模块（进程管理、文件系统、任务调度），在启动过程中会分别初始化。

操作系统初始化完毕后，会启动第一个用户进程init，init进程是所有用户进程的祖先，后面所有的进程都是通过复制（fork）init进程而来的。init进程会解析/etc目录下的配置脚本(/etc/inittab、/etc/event.d、/etc/init.d等)，启动各种系统服务和后台进程，不同的系统启动的服务不一样。init进程通过配合文件让系统进入不同的运行级别，可以启动不同的系统服务程序。

为了方便后续用户的登陆，init进程会在配置脚本里初始化一系列终端：

tty1
tty2
tty3
tty4
tty5
tty6

不同的系统，使用的init程序不一样，启动脚本也不一样，但大致的初始化顺序大同小异。早起的init程序是system V init，现在比较常用的是upstart和systemd。

创建好终端之后，接下来就要启动登录系统了。不同的运行级别启动的登陆程序可能不一样。用户的登陆方式一般分为三种：本地命令行登录、SSH远程登录、图形界面登录。

Ubuntu系统默认的运行级别是2，在/etc/init/rc- sysinit.conf设置，会默认启动图形化模式，启动桌面管理器，显示登录界面。用户输入用户名和密码后，login服务进程验证正确后，就会启动KDE、GNOME等桌面管理器，初始化相关的桌面环境，用户点击一个应用程序图标，这个应用程序就会已进程的形式运行，用户点击关闭按钮，软件退出，进程被杀死。

Terminal是Ubuntu环境下默认的一个虚拟终端工具，当用户点击桌面上的Terminal按钮，或者通过鼠标右键弹出的菜单：Open Terninal去打开一个虚拟终端工具时，该软件运行，并启动一个默认的shell解释器（如Bash），进入交互式环境，执行用户输入的各种命令。

Bash本身也是一个二进制程序文件，提供给用户一个交互式的命令行模式，当用户输入一个命令时，Bash会创建一个子进程来运行该命令，命令运行结束后，子进程退出，再回到交互式的环境。常见的shell解释器除了bash之外，还有sh、csh、tcsh、zsh等，用户甚至自己都可以编写一个shell解释器。如果你对shell比较感兴趣，想自己动手实现一个，可以参考这个教程：Linux系统编程：从零实现一个shell解释器该教程会首先讲解Linux系统编程的基础知识，然后从零开始实现一个简单的shell解释器，跟着视频教程做完这些，会让你对shell有更深一步的理解。

如果你需要远程登录Linux服务器，此时就需要在文本模式下登录Linux系统了。文本模式运行在另一个运行级别，会启动一个login程序，提示用户输入用户名和密码，验证成功后，或启动一个默认的shell解释器（如Bash），进入交互式命令行模式。在桌面环境下敲击ctrl+Alt+F3，就会通过tty3终端启动一个登陆进程，接受用户的输入用户名和密码，验证通过后，会启动一个Bash解释器进程跟tty3终端绑定在一起，接受用户的各种输入命令并执行。

TIPS：在Ubuntu18.04下面，切换到图形模式使用快捷键：Ctrl+Alt+F2、Ctrl+Alt+F1。不同的Linux发行版本，甚至同一Linux发行版本的不同版本之间，快捷键也有一些差异，实际操作请以自己具体的环境为准。