命令行艺术
流畅地使用命令行是一个常被忽略的技能,或被认为是神秘的奥义。但是,它会以明显而微妙的方式改善你作为工程师的灵活度和生产力。这是我在 Linux 上工作时发现的有用的命令行使用小窍门和笔记的精粹。有些小窍门是很基础的,而有些是相当地特别、复杂、或者晦涩难懂。这篇文章不长,但是如果你可以使用并记得这里的所有内容,那么你就懂得很多了。
其中大部分最初出现在Quora上,但是考虑到兴趣所在,似乎更应该放到 Github 上,这里的人比我更能提出改进建议。如果你看到一个错误,或者更好的某种东西,请提交问题或 PR!(当然,提交前请看看必读小节和已有的 PR/Issue。)
必读
范围:
- 本文是针对初学者和专业人员的,选题目标是覆盖面广(全都很重要)、有针对性(大多数情况下都给出具体实例)而简洁(避免不必要内容以及你能在其它地方轻松找到的离题的内容)。每个小窍门在某种情形下都很必需的,或者能比替代品大大节省时间。
- 这是为 Linux 写的。绝大部分条目都可以同样应用到 MacOS(或者甚至 Cygwin)。
- 主要针对交互式 Bash,尽管大多数小窍门也可以应用到其它 shell,以及常规 Bash 脚本。
- 包括了“标准的”UNIX 命令以及那些需要安装的软件包(它们很重要,值得安装)。
注意:
- 为了能在一篇文章内展示尽量多的东西,一些具体的信息会被放到引用页里。你可以使用 Google 来获得进一步的内容。(如果需要的话,)你可以使用
apt-get
/yum
/dnf
/pacman
/pip
/brew
来安装这些新的程序。 - 使用 Explainshell 来获取命令、参数、管道等内容的解释。
基础
-
学习基本 Bash 技能。实际上,键入
man bash
,然后至少浏览一遍所有内容;它很容易理解,没那么长。其它 shell 也不错,但是 Bash 很强大,而且到处都可以找到(如果在你自己的笔记本上只学习 zsh、fish 之类,会在很多情形下受到限制,比如使用现存的服务器时)。 -
至少学好一种基于文本的编辑器。理想的一个是 Vim(
vi
),因为在终端中编辑时随时都能找到它(即使大多数时候你在使用 Emacs、一个大型的 IDE、或一个现代的时髦编辑器)。 -
学习怎样使用
man
来阅读文档(好奇的话,用man man
来列出分区号,比如 1 是常规命令,5 是文件描述,8 用于管理员)。用apropos
找到帮助页。了解哪些命令不是可执行程序,而是 Bash 内置的,你可以用help
和help -d
得到帮助。 -
学习使用
>
和<
来进行输出和输入重定向,以及使用|
来管道重定向,学习关于 stdout 和 stderr 的东西。 -
学习
*
(也许还有?
和{
...}
)文件通配扩展和应用,以及双引号"
和单引号'
之间的区别。(更多内容请参看下面关于变量扩展部分)。 -
熟悉 Bash 作业管理:
&
, ctrl-z, ctrl-c,jobs
,fg
,bg
,kill
等等。 -
掌握
ssh
,以及通过ssh-agent
,ssh-add
等进行无密码验证的基础技能。 -
基本的文件管理:
ls
和ls -l
(特别是,知道ls -l
各个列的意义),less
,head
,tail
和tail -f
(或者更好的less +F
),ln
和ln -s
(知道硬链接和软链接的区别,以及硬链接相对于软链接的优势),chown
,chmod
,du
(用于查看磁盘使用率的快速摘要:du -sk *
)。文件系统管理:df
,mount
,fdisk
,mkfs
,lsblk
。 -
基本的网络管理:
ip
或ifconfig
,dig
。 -
熟知正则表达式,以及各种使用
grep
/egrep
的选项。-i
,-o
,-A
和-B
选项值得掌握。 -
学会使用
apt-get
,yum
,dnf
或pacman
(这取决于你的发行版)来查找并安装软件包。确保你可以用pip
来安装基于 Python 的命令行工具(下面的一些东西可以很容易地通过pip
安装)。
日常使用
-
在Bash中,使用 tab 补完参数,使用 ctrl-r 来搜索命令历史。
-
在Bash中,使用 ctrl-w 来删除最后的单词,使用 ctrl-u 来删除整行,返回行首。使用 alt-b 和 alt-f 来逐词移动,使用 ctrl-k 来清除到行尾的内容,以及使用 ctrl-l 清屏。参见
man readline
来查看 Bash 中所有默认的键盘绑定,有很多。例如,alt-. 可以循环显示先前的参数,而alt- 扩展通配。(LCTT 译注:关于 Bash 下的快捷键,可以参阅: https://linux.cn/article-5660-1.html ) -
另外,如果你喜欢 vi 风格的键盘绑定,可以使用
set -o vi
。 -
要查看最近用过的命令,请使用
history
。 有许多缩写形式,比如!$
(上次的参数)和!!
(上次的命令),虽然使用ctrl-r
和alt-.
更容易些。(LCTT 译注:关于历史扩展功能,可以参阅: https://linux.cn/article-5658-1.html ) -
返回先前的工作目录:
cd -
-
如果你命令输入到一半,但是改变主意了,可以敲 alt-# 来添加一个
#
到开头,然后将该命令作为注释输入(或者使用快捷键 ctrl-a, #,enter 输入)。然后,你可以在后面通过命令历史来回到该命令。 -
使用
xargs
(或parallel
),它很强大。注意,你可以控制每行(-L
)执行多少个项目,以及并行执行(-P
)。如果你不确定它是否会做正确的事情,可以首先使用xargs echo
。同时,使用-I{}
也很方便。样例:find . -name '*.py' | xargs grep some_function cat hosts | xargs -I{} ssh root@{} hostname
-
pstree -p
对于显示进程树很有帮助。 -
使用
pgrep
和pkill
来按名称查找进程或给指定名称的进程发送信号(-f
很有帮助)。 -
掌握各种可以发送给进程的信号。例如,要挂起进程,可以使用
kill -STOP [pid]
。完整的列表可以查阅man 7 signal
。 -
如果你想要一个后台进程一直保持运行,使用
nohup
或disown
。 -
通过
netstat -lntp
或ss -plat
检查哪些进程在监听(用于 TCP,对 UDP 使用-u
替代-t
)。 -
lsof
来查看打开的套接字和文件。 -
在 Bash 脚本中,使用
set -x
调试脚本输出。尽可能使用严格模式。使用set -e
在遇到错误时退出。也可以使用set -o pipefail
,对错误进行严格处理(虽然该话题有点微妙)。对于更复杂的脚本,也可以使用trap
。 -
在 Bash 脚本中,子 shell(写在括号中的)是组合命令的便利的方式。一个常见的例子是临时移动到一个不同的工作目录,如:
# 在当前目录做些事 (cd /some/other/dir; other-command) # 继续回到原目录
-
注意,在 Bash 中有大量的各种各样的变量扩展。检查一个变量是否存在:
${name:?error message}
。例如,如果一个Bash脚本要求一个单一参数,只需写input_file=${1:?usage: $0 input_file}
。算术扩展:i=$(( (i + 1) % 5 ))
。序列:{1..10}
。修剪字符串:${var%suffix}
和${var#prefix}
。例如,ifvar=foo.pdf
,那么echo ${var%.pdf}.txt
会输出foo.txt
。 -
命令的输出可以通过
<(some command)
作为一个文件来处理。例如,将本地的/etc/hosts
和远程的比较:diff /etc/hosts <(ssh somehost cat /etc/hosts)
-
了解 Bash 中的“嵌入文档”,就像在
cat <<EOF ...
中。 -
在 Bash 中,通过:
some-command >logfile 2>&1
同时重定向标准输出和标准错误。通常,要确保某个命令不再为标准输入打开文件句柄,而是将它捆绑到你所在的终端,添加</dev/null
是个不错的做法。 -
man ascii
可以得到一个不错的ASCII表,带有十六进制和十进制值两种格式。对于常规编码信息,man unicode
,man utf-8
和man latin1
将很有帮助。 -
使用
screen
或tmux
来复用屏幕,这对于远程 ssh 会话尤为有用,使用它们来分离并重连到会话。另一个只用于保持会话的最小可选方案是dtach
。 -
在 ssh 中,知道如何使用
-L
或-D
(偶尔也用-R
)来打开端口通道是很有用的,如从一台远程服务器访问网站时。 -
为你的 ssh 配置进行优化很有用;例如,这个
~/.ssh/config
包含了可以避免在特定网络环境中连接被断掉的情况的设置、使用压缩(这对于通过低带宽连接使用 scp 很有用),以及使用一个本地控制文件来开启到同一台服务器的多通道:TCPKeepAlive=yes ServerAliveInterval=15 ServerAliveCountMax=6 Compression=yes ControlMaster auto ControlPath /tmp/%r@%h:%p ControlPersist yes
-
其它一些与 ssh 相关的选项对会影响到安全,请小心开启,如各个子网或主机,或者在信任的网络中:
StrictHostKeyChecking=no
,ForwardAgent=yes
-
要获得八进制格式的文件的权限,这对于系统配置很有用而用
ls
又没法查看,而且也很容易搞得一团糟,可以使用像这样的东西:stat -c '%A %a %n' /etc/timezone
-
对于从另一个命令的输出结果中交互选择值,可以使用
percol
。 -
对于基于另一个命令(如
git
)输出的文件交互,可以使用fpp
(路径选择器)。 -
要为当前目录(及子目录)中的所有文件构建一个简单的 Web 服务器,让网络中的任何人都可以获取,可以使用:
python -m SimpleHTTPServer 7777
(使用端口 7777 和 Python 2)。
处理文件和数据
-
要在当前目录中按名称定位文件,
find . -iname '*something*'
(或者相类似的)。要按名称查找任何地方的文件,使用locate something
(但请记住,updatedb
可能还没有索引最近创建的文件)。 -
对于源代码或数据文件进行的常规搜索(要比
grep -r
更高级),使用ag
。 -
要将 HTML 转成文本:
lynx -dump -stdin
。 -
对于 Markdown、HTML,以及各种类型的文档转换,可以试试
pandoc
。 -
如果你必须处理 XML,
xmlstarlet
虽然有点老旧,但是很好用。 -
对于 JSON,使用
jq
。 -
对于 Excel 或 CSV 文件,csvkit 提供了
in2csv
,csvcut
,csvjoin
,csvgrep
等工具。 -
对于亚马逊 S3 ,
s3cmd
会很方便,而s4cmd
则更快速。亚马逊的aws
则是其它 AWS 相关任务的必备。 -
掌握
sort
和uniq
,包括 uniq 的-u
和-d
选项——参见下面的单行程序。 -
掌握
cut
,paste
和join
,它们用于处理文本文件。很多人会使用cut
,但常常忘了join
。 -
了解
tee
,它会将 stdin 同时复制到一个文件和 stdout,如ls -al | tee file.txt
。 -
知道 locale 会以微妙的方式对命令行工具产生大量的影响,包括排序的顺序(整理)以及性能。大多数安装好的 Linux 会设置
LANG
或其它 locale 环境变量为本地设置,比如像 US English。但是,你要明白,如果改变了本地环境,那么排序也将改变。而且 i18n 过程会让排序或其它命令的运行慢好多倍。在某些情形中(如像下面那样的设置操作或唯一性操作),你可以安全地整个忽略缓慢的 i18n 过程,然后使用传统的基于字节的排序顺序export LC_ALL=C
。 -
了解基本的改动数据的
awk
和sed
技能。例如,计算某个文本文件第三列所有数字的和:awk '{ x += $3 } END { print x }'
。这可能比 Python 的同等操作要快3倍,而且要短3倍。 -
在一个或多个文件中,替换所有出现在特定地方的某个字符串:
perl -pi.bak -e 's/old-string/new-string/g' my-files-*.txt
-
要立即根据某个模式对大量文件重命名,使用
rename
。对于复杂的重命名,repren
可以帮助你达成。# 恢复备份文件 foo.bak -> foo: rename 's/\.bak$//' *.bak # 完整的文件名、目录名 foo -> bar: repren --full --preserve-case --from foo --to bar .
-
使用
shuf
来从某个文件中打乱或随机选择行。 -
了解
sort
的选项。知道这些键是怎么工作的(-t
和-k
)。特别是,注意你需要写-k1,1
来只通过第一个字段排序;-k1
意味着根据整行排序。 -
稳定排序(
sort -s
)会很有用。例如,要首先按字段2排序,然后再按字段1排序,你可以使用sort -k1,1 | sort -s -k2,2
-
如果你曾经需要在 Bash 命令行中写一个水平制表符(如,用于 -t 参数的排序),按ctrl-v [Tab],或者写
$'\t'
(后面的更好,因为你可以复制/粘贴)。 -
对源代码进行补丁的标准工具是
diff
和patch
。 用diffstat
来统计 diff 情况。注意diff -r
可以用于整个目录,所以可以用diff -r tree1 tree2 | diffstat
来统计(两个目录的)差异。 -
对于二进制文件,使用
hd
进行简单十六进制转储,以及bvi
用于二进制编辑。 -
还是用于二进制文件,
strings
(加上grep
等)可以让你找出一点文本。 -
对于二进制文件的差异(delta 压缩),可以使用
xdelta3
。 -
要转换文本编码,试试
iconv
吧,或者对于更高级的用途使用uconv
;它支持一些高级的 Unicode 的东西。例如,这个命令可以转换为小写并移除所有重音符号(通过扩展和丢弃):uconv -f utf-8 -t utf-8 -x '::Any-Lower; ::Any-NFD; [:Nonspacing Mark:] >; ::Any-NFC; ' < input.txt > output.txt
-
要将文件分割成几个部分,来看看
split
(按大小分割)和csplit
(按格式分割)吧。 -
使用
zless
,zmore
,zcat
和zgrep
来操作压缩文件。
系统调试
-
对于 Web 调试,
curl
和curl -I
很方便灵活,或者也可以使用它们的同行wget
,或者更现代的httpie
。 -
要了解磁盘、CPU、网络的状态,使用
iostat
,netstat
,top
(或更好的htop
)和(特别是)dstat
。它们对于快速获知系统中发生的状况很好用。 -
对于更深层次的系统总览,可以使用
glances
。它会在一个终端窗口中为你呈现几个系统层次的统计数据,对于快速检查各个子系统很有帮助。 -
要了解内存状态,可以运行
free
和vmstat
,看懂它们的输出结果吧。特别是,要知道“cached”值是Linux内核为文件缓存所占有的内存,因此,要有效地统计“free”值。 -
Java 系统调试是一件截然不同的事,但是对于 Oracle 系统以及其它一些 JVM 而言,不过是一个简单的小把戏,你可以运行
kill -3 <pid>
,然后一个完整的堆栈追踪和内存堆的摘要(包括常规的垃圾收集细节,这很有用)将被转储到stderr/logs。 -
使用
mtr
作路由追踪更好,可以识别网络问题。 -
对于查看磁盘满载的原因,
ncdu
会比常规命令如du -sh *
更节省时间。 -
要查找占用带宽的套接字和进程,试试
iftop
或nethogs
吧。 -
(Apache附带的)
ab
工具对于临时应急检查网络服务器性能很有帮助。对于更复杂的负载测试,可以试试siege
。 -
对于更仔细的网络调试,可以用
wireshark
,tshark
或ngrep
。 -
掌握
strace
和ltrace
。如果某个程序失败、挂起或崩溃,而你又不知道原因,或者如果你想要获得性能的大概信息,这些工具会很有帮助。注意,分析选项(-c
)和使用-p
关联运行进程。 -
掌握
ldd
来查看共享库等。 -
知道如何使用
gdb
来连接到一个运行着的进程并获取其堆栈追踪信息。 -
使用
/proc
。当调试当前的问题时,它有时候出奇地有帮助。样例:/proc/cpuinfo
,/proc/xxx/cwd
,/proc/xxx/exe
,/proc/xxx/fd/
,/proc/xxx/smaps
。 -
当调试过去某个东西为何出错时,
sar
会非常有帮助。它显示了 CPU、内存、网络等的历史统计数据。 -
确认是正在使用的 Linux 发行版版本(支持大多数发行版):
lsb_release -a
。 -
每当某个东西的行为异常时(可能是硬件或者驱动器问题),使用
dmesg
。
单行程序
这是将命令连成一行的一些样例:
- 有时候通过
sort
/uniq
对文本文件做交集、并集和差集运算时,这个例子会相当有帮助。假定a
和b
是已经进行了唯一性处理的文本文件。这会很快,而且可以处理任意大小的文件,总计可达数千兆字节。(Sort不受内存限制,不过如果/tmp
放在一个很小的根分区的话,你可能需要使用-T
选项。)也可参见上面关于LC_ALL
的注解和-u
选项(参见下面例子更清晰)。
sh cat a b | sort | uniq > c # c 是 a 和 b 的并集 cat a b | sort | uniq -d > c # c 是 a 和 b 的交集 cat a b b | sort | uniq -u > c # c 是 a 减去 b 的差集
-
使用
grep . *
来可视化查看一个目录中的所有文件的所有内容,例如,对于放满配置文件的目录:/sys
,/proc
,/etc
。 -
对某个文本文件的第三列中所有数据进行求和(该例子可能比同等功能的Python要快3倍,而且代码也少于其3倍):
awk '{ x += $3 } END { print x }' myfile
-
如果想要查看某个文件树的大小/日期,该例子就像一个递归
ls -l
,但是比ls -lR
要更容易读懂:find . -type f -ls
-
只要可以,请使用
xargs
或parallel
。注意,你可以控制每行(-L
)执行多少个项目,以及并行执行(-P
)。如果你不确定它是否会做正确的事情,可以首先使用xargs echo
。同时,使用-I{}
也很方便。样例:find . -name '*.py' | xargs grep some_function cat hosts | xargs -I{} ssh root@{} hostname
-
比如说,你有一个文本文件,如 Web 服务器的日志,在某些行中出现了某个特定的值,如 URL 中出现的
acct_id
参数。如果你想要统计有多少个acct_id
的请求:cat access.log | egrep -o 'acct_id=[0-9]+' | cut -d= -f2 | sort | uniq -c | sort -rn
-
运行该函数来获得来自本文的随机提示(解析Markdown并从中提取某个项目):
function taocl() { curl -s https://raw.githubusercontent.com/jlevy/the-art-of-command-line/master/README.md | pandoc -f markdown -t html | xmlstarlet fo --html --dropdtd | xmlstarlet sel -t -v "(html/body/ul/li[count(p)>0])[$RANDOM mod last()+1]" | xmlstarlet unesc | fmt -80 }
晦涩难懂,但却有用
-
expr
:实施算术或布林操作,或者求正则表达式的值 -
m4
:简单的宏处理器 -
yes
:大量打印一个字符串 -
cal
:漂亮的日历 -
env
:(以特定的环境变量设置)运行一个命令(脚本中很有用) -
look
:查找以某个字符串开头的英文单词(或文件中的行) -
cut
和paste
以及join
:数据处理 -
fmt
:格式化文本段落 -
pr
:格式化文本为页/列 -
fold
:文本折行 -
column
:格式化文本为列或表 -
expand
和unexpand
:在制表符和空格间转换 -
nl
:添加行号 -
seq
:打印数字 -
bc
:计算器 -
factor
:分解质因子 -
gpg
:加密并为文件签名 -
toe
:terminfo 条目表 -
nc
:网络调试和数据传输 -
socat
:套接字中继和 tcp 端口转发(类似netcat
) -
slurm
:网络流量可视化 -
dd
:在文件或设备间移动数据 -
file
:识别文件类型 -
tree
:以树形显示目录及子目录;类似ls
,但是是递归的。 -
stat
:文件信息 -
tac
:逆序打印文件 -
shuf
:从文件中随机选择行 -
comm
:逐行对比分类排序的文件 -
hd
和bvi
:转储或编辑二进制文件 -
strings
:从二进制文件提取文本 -
tr
:字符转译或处理 -
iconv
或uconv
:文本编码转换 -
split
和csplit
:分割文件 -
units
:单位转换和计算;将每双周(fortnigh)一浪(浪,furlong,长度单位,约201米)转换为每瞬(blink)一缇(缇,twip,一种和屏幕无关的长度单位)(参见: /usr/share/units/definitions.units)(LCTT 译注:这都是神马单位啊!) -
7z
:高比率文件压缩 -
ldd
:动态库信息 -
nm
:目标文件的符号 -
ab
:Web 服务器基准测试 -
strace
:系统调用调试 -
mtr
:用于网络调试的更好的路由追踪软件 -
cssh
:可视化并发 shell -
rsync
:通过 SSH 同步文件和文件夹 -
wireshark
和tshark
:抓包和网络调试 -
ngrep
:从网络层摘取信息 -
host
和dig
:DNS查询 -
lsof
:处理文件描述符和套接字信息 -
dstat
:有用的系统统计数据 -
glances
:高级,多个子系统概览 -
iostat
:CPU和磁盘使用率统计 -
htop
:top的改进版 -
last
:登录历史 -
w
:谁登录进来了 -
id
:用户/组身份信息 -
sar
:历史系统统计数据 -
iftop
或nethogs
:按套接口或进程的网络使用率 -
ss
:套接口统计数据 -
dmesg
:启动和系统错误信息 -
hdparm
:SATA/ATA 磁盘操作/改善性能 -
lsb_release
:Linux 发行版信息 -
lsblk
:列出块设备,以树形展示你的磁盘和分区 -
lshw
:硬件信息 -
fortune
,ddate
和sl
:嗯,好吧,它取决于你是否认为蒸汽机车和 Zippy 引用“有用”
更多资源
免责声明
除了非常小的任务外,其它都写出了代码供大家阅读。伴随力量而来的是责任。事实是,你能在Bash中做的,并不意味着是你所应该做的!;)