О разных командных оболочках Linux и Unix

Наверняка почти все читатели Хабра знают оболочки sh и bash. Так же большинство из нас что-то слышали про zsh и tcsh. Однако на этом список существующих оболочек не заканчивается. Условно можно разделить их на три группы:

• Клоны Bourne shell (bash, zsh)
• C shell (csh, tcsh)
• Базирующиеся на популярных языках программирования(psh, ipython, scsh)
• Экзотические, специфические и все остальные

О наиболее интересных из них и пойдет речь.

Целью написания статьи не был обзор или классификация всех существующих командных оболочек. Просто хочу рассказать о некоторых интересных продуктах в этой области, расширить кругозор читателя. Буду рад. если этим сподвигну кого-то к более детальному изучению темы или даже к тому, чтоб перейти на другой шел.
Сначала коротко о том, что же это такое. Командная оболочка или командный интерпретатор- это приложение предоставляющее пользователю интерфейс командной строки в которой тот либо вводит команды по отдельности, либо запускает скрипты состоящие из списка команд. Устно и в неофициальных текстах часто называется «шел», от английского shell — оболочка.

Наибольшее распространение получили POSIX-совместимые оболочки, ведущие родословную от Bourne shell (шелл Борна), поэтому с него и начнем

Bourne shell и его клоны

Bourne shell, исполняемый файл: sh. Командная оболочка названная в честь своего создателя Стивена Борна. Большая часть операторов была заимствована им из языка Алгол 68. Вышла в 7-м издании операционной системы UNIX, где была оболочкой по умолчанию. До сих пор подавляющее большинство Unix-подобных систем имеют /bin/sh — символическую или жесткую ссылку на sh-совместимую оболочку.

Bourne again shell, исполняемый файл: bash. Название можно перевести, как «Возрождённый шел Борна». Скорее всего самая популярная оболочка на сегодняшний день. Де-факто стандарт для Linux. Не буду на ней останавливаться, т.к. в интернете много хороших статей про bash. Например вот и вот.

Z shell, исполняемый файл: zsh. Свободная современная sh-совместимая оболочка. Имеет ряд преимуществ перед bash касающихся в основном работы в интерактивном режиме. О ней на Хабре писали тут и тут
Кроме того существует довольно много оболочек попадающих в эту группу: Korn shell (ksh) и Almquist shell (ash) etc но не будем подробно на них останавливаться.

C shell

C shell, исполняемый файл: csh Командная оболочка разработанная автором vi Биллом Джоем. За основу для скриптового языка csh был взят, как понятно из названия, язык C. Т.к. на тот момент, в 1978 г., это был наиболее популярный язык программирования среди разработчиков и пользователей BSD UNIX. В настоящий момент более популярна свободная реализация csh — tcsh.

TENEX C Shell, исполняемый файл: tcsh. Именно в tcsh когда-то впервые появилось автодополнение. Является оболочкой по умолчанию в FreeBSD. Подробнее о ней почитать можно здесь.
Для того чтоб наглядно показать разницу в синтаксисе приведу несколько примеров скриптов делающих одно и то же для csh и sh-совместимого командного интерпретатора.

Условная конструкция:

#!/bin/sh if [ $days -gt 365 ] then echo This is over a year. fi

#!/bin/csh if ( $days > 365 ) then echo This is over a year. endif

Множественное ветвление (Переключатель, Swich/case):

#!/bin/sh for i in d* do case $i in d?) echo $i is short ;; *) echo $i is long ;; esac done

#!/bin/csh foreach i ( d* ) switch ( $i ) case d?: echo $i is short breaksw default: echo $i is long endsw end

Цикл вычисляющий 10 первых степеней двойки:

#!/bin/sh i=2 j=1 while [ $j -le 10 ]; do echo '2 **' $j = $i i=`expr $i '*' 2` j=`expr $j + 1` done

#!/bin/csh set i = 2 set j = 1 while ( $j <= 10 ) echo '2 **' $j = $i @ i *= 2 @ j++ end

Однако список фичь поддерживаемых свежими версиями bash, zsh и tcsh очень похож и выбор конкретной оболочки по большей части дело вкуса. С менее распространенными оболочками дело обстоит иначе. Тут различия существеннее.

Командные оболочки, базирующиеся на популярных языках программирования.

Perl Shell, исполняемый файл: psh. Оболочка сочетающая в себе функции вышеупомянутых оболочек и мощь языка Perl. Т.к. psh написана на perl она может запускаться даже на Windows. Несколько примеров использования psh:

 ls | s/y/k/                    # Замена c помощью регулярных выражений
 ls | { print ++$i, ": $_"; }q  # Быстрые фильтр. Внутри фигурных скобок выражение на perl, где $_ содержит одну строку вывода.
 netstat | { $_[1]>2; }g        # grep-фильтры. Выводятся только те строки для которых выражение в скобках возвращает true
 command >[=FOO]                # Перенаправление по дескриптору открытого файла 
 command >[2] file              # Эквивалентно command 2> file на bash. Перенаправляет в файл поток вывода и ошибок
 grep foo lib/**/*.pm           # Использование **, что означает текущий каталог и все подкаталоги 

Scsh, исполняемый файл scsh. Командный интерпретатор с открытым кодом использующий в качестве скриптового языка Scheme 48. Не поддерживает стандартные для других оболочек функции (история команд, редактирование текста в командной строке, дополнение путей/команд). Рекомендуется написания скриптов, но не для интерактивной работы. Может прийтись по вкусу любителям функционального программирования. Ниже приведен пример скрипта, который выводит имена всех исполняемых файлов находящихся в каталогах из переменной окружения PATH

#!/usr/local/bin/scsh -s
!#
 
(define (executables dir)
  (with-cwd dir
    (filter file-executable? (directory-files dir #t))))
(define (writeln x) (display x) (newline))
 
(for-each writeln
  (append-map executables ((infix-splitter ":") (getenv "PATH"))))

IPython. Это интерактивная оболочка для языка программирования Python, имеющая ряд дополнительных функций. IPython имеет специальный профиль для работы в качестве системной командной оболочки. Способ запуска этого режима зависит, как я понял, от версии, но на моей машине это выглядит так:
ipython3 --profile=pysh

О IPython уже написано довольно много в том числе и на русском языке (ссылки в конце статьи). Постараюсь перечислить его основные фичи с точки зрения применения его как командной оболочки:

• Кросплатформенность. Есть даже версия под Windows
• Python версий 2.x или 3.x в качестве скриптового языка, расширенные возможности интроспекции
• Автодополнение кода Python а так же имен файлов и системных команд.
• История команд и макросы на ее основе
• Механизм ускоряющий навигацию по каталогам, закладки и многое другое

Как видите, по своим интерактивным возможностям IPython как минимум не уступает bash. Что же касается скриптов, то IPython будет удобен тем, кто знает python лучше чем bash. По сути скрипты на IPython будут отличаться от чистого питона только упрошенным вызовом системных команд. Приведу несколько примеров интеграции python и системных команд:

# Допустим нам захотелось посчитать сумарный размер файлов логов dpkg:
In [58]: cd /var/log/
/var/log

In [59]: log_files = !ls -l dpkg.log*

In [60]: log_files[0]
Out[60]: '-rw-r--r-- 1 root root   1824 нояб.  3 16:41 dpkg.log'

In [61]: for line in log_files:
   ....:     size += int(line.split()[4])
   ....:     

In [62]: size
Out[62]: 1330009

# ... или последовательно пингануть десяток хостов

In [67]: for i in range(100,110):
   ....:     !ping -c 1 192.168.0.$i
   ....: 

Остальные

Конечно это не полный список даже популярных оболочек. Помимо вышеперечисленных категорий существуют ещё использующие собственный синтаксис, не совместимый с sh и не копирующий существующие ЯП. Примером может служить friendly interactive shell (fish). Но на последок хотел бы рассказать не о ней, а более специфической sleepshell.

Sleep Dummy Shell, исполняемый файл: sleepshell. Строго говоря командным процессором sleepshell назвать нельзя, т.к. он не умеет обрабатывать команды. И вообще не умеет ничего, кроме как периодически записывать в стандартный вывод звёздочки "*". Однако используется она именно в качестве командной оболочки и вот для чего: Допустим мы хотим предоставить кому-то возможность делать тоннели ssh через наш сервер под управлением Linux или Unix. Подробнее про ssh-туннелирование читаем тут. Но нам не нужно при этом, что этот кто-то получил доступ к командной строке и файловой системе нашего сервера. Для такого случая и предназначена sleepshell. Создаем на сервере аккаунт в качестве шела для него устанавливаем sleepshell. Владелец аккаунта сможет подключаться и пробрасывать порты, но не сможет выполнять команды.

На этом всё. Надеюсь, что было интересно. Буду рад любым замечаниям и советам по тексту статьи.

Ссылки по теме

www.faqs.org/faqs/unix-faq/shell/shell-differences — сводная таблица различий и сходств командных оболочек
www.mariovaldez.net/software/sleepshell — Sleep Dummy Shell
ipython.org/ipython-doc/dev/interactive/shell.html — IPython as a system shell
www.opennet.ru/base/dev/ipython_sysadmin.txt.html — Оболочка IPython как инструмент системного администратора
www.focusresearch.com/gregor/document/psh-1.8.1.html — документация по Perl Shell
www.scsh.net — Scsh home page