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linux shell环境变量

上一篇文章《什么是linux命令》提到，linux在执行命令之前，其实是经由shell来处理的。Shell等待用户的终端输入，根据用户输入的命令名字，在环境变量PATH指定的路径下寻找和命令名字匹配的可执行文件，然后创建子进程，该子进程会被linux内核调度执行，在子进程中加载可执行文件并执行。这就是一条命令执行的一个完整过程。当然这里面涉及的细节，不是一两篇文章可以说的清楚的。后面我会在不同的文章中说明这些细节。shell作为用户和linux内核沟通的桥梁，可以认为shell是linux内核与用户沟通的默认官方代理人，有很多种不同版本的shell，最常见的是bash shell。所以当我们提到shell的时候，默认就是指的bash shell。如果你对这个代理人不满意，也可以更换代理人。你甚至可以把python解释器或者perl解释器作为linux的shell。不过几乎没有人会对bash shell不满意，也很少有人这么做。 Bash作为linux的官方默认代理人已是历史约定。这么说只是让大家理解shell，它并没有那么神秘，和其他的脚本解释器，甚至我们敲的命令都是一样的，你可以在shell里再执行shell，像这样直接敲：bash，就会进入一个新的shell。至于怎么更换默认的shell，这不是这篇文章的内容。以后我会另外一篇文章说明怎么更换默认的shell。
我们回到本文的主题，上面提到shell是去环境变量PATH指定的路径中寻找命令，那么什么是环境变量呢？简单来讲，环境变量是用来设置linux应用程序运行环境的变量。我们经常接触的环境变量有PATH、HOME、HISTSIZE、HOSTNAME、PS1、PS2等。在shell命令行下可通过“echo $环境变量名”打印环境变量的值，也可通过env或者export命令查看系统中已有的环境变量。环境变量配置的是应用层的环境，由应用层程序设置并使用。不同的应用程序会关注不同的环境变量。比如很多时候PATH只会由shell关注，我们经常会配置的java环境变量，会由java虚拟机关注，其他的应用程序是不会关注的。如果你在命令行下只敲了cd，不带路径名，那么cd就会关注HOME这个环境变量，并切换到HOME环境变量指定的路径中，这个就是登录用户的家目录了。不过cd是shell的内置命令，所以HOME也主要是shell关注的。我最开始理解环境变量的时候，总是认为它们是内核的一部分，其实环境变量和内核没有多大的关系。环境变量并不是用来配置linux内核的。如果你想对linux内核进行配置，可以在内核编译配置阶段通过make menuconfig配置或者在内核运行过程中通过sysctl命令配置。
环境变量是用来配置应用程序运行环境的变量，所以环境变量是和应用程序息息相关的，而应用程序在运行阶段是以linux进程的形式存在的，每个进程都有自己的环境变量，那么这些环境变量存放在哪里呢？他们是从哪里来的呢？这里我们需要从进程的虚拟地址空间布局着手。每个linux进程（shell也是一个linux进程）都有自己独立的进程虚拟地址空间，进程虚拟地址空间分为内核空间和用户空间，通常所有的linux进程虚拟地址空间的内核空间896M以内的空间会直接线性映射到物理内存的0-896M空间内。为什么是896M，这也是历史条件下形成的。剩下的虚拟地址空间内核会按照自己的分页机制，间接的映射到物理内存中。关于这部分内容就是linux内核的内存管理部分了，本文不作深入讨论。后面会专门抽出时间写一篇内存管理的文章。
说的环境变量，为什么会扯到进程虚拟地址空间呢？因为我们的环境变量是以环境变量表（数组）的形式存放在进程虚拟地址空间的用户空间里。这也是我上面说环境变量和内核没什么关系的原因。进程虚拟地址空间的布局图如下图所示：
Linux内核在内存中的布局进程虚拟空间布局这张进程虚拟内存布局图是本人所画的《linux内核原理大图》的局部。该图目前还在创作中，已完成大部分。关注本头条号，可随时关注本人最新文章。图中深红色的gap上方为内核空间，gap下方为用户空间。内核空间和用户空间有gap隔开。这也是内核的一种保护机制。这张内存布局图非常重要，在linux下学习c/c++编程的人应该对这张图比较熟悉，因为不管是c/c++还是linux内核，原理性的东西都是围绕着这张图展开的。这张图毫不夸张的说，就是打开linux环境下c/c++基础编程的金钥匙。
在用户空间的最上部，stack和gap中间，就是环境变量表所存放的位置了。我们的进程如果要想获取环境变量或者设置环境变量，都是从这个内存区域获取和设置的。该部分会通过内核分页机制映射到物理内存中。
那么这里的环境变量又是从哪里来的呢？在《什么是linux命令》一文中，我们指出，linux运行一条命令，就会创建出一个进程，而这个进程是由shell创建的。也就是你在linux下执行的任何命令所创建的进程，都是shell的子进程。所以一个进程的环境变量，大部分都是从shell进程继承而来的。子又生孙，孙又生子，子子孙孙无穷尽也，而山不在高...
不好意思，我学的有点杂，我们回到主题。那么shell进程的环境变量又是从哪里来的呢？我们前面说过，shell作为linux内核与用户打交道的代理人，所以要面对各型各色的人，每个人都有不同的喜好。我们上文提到，可能会有人在小角落里密谋想要替换掉bash shell，Shell为了留住大家的心，适应不同人的喜好，就允许每个用户设置自己的环境变量。所以shell的环境变量其实就是用户你（你是主角，出场要带特效）自己设置的。所以我们经常说环境变量的时候，前面总是加上shell，叫shell环境变量。每次shell启动的时候，都会读取一系列的环境配置文件。将环境配置文件中环境变量的值读到自己内存空间的位置，也就是上图所说的位置啦。然后由shell生成的子进程就会继承shell的环境变量。那么shell（我们这里主要说的bash）的环境变量配置文件存放在哪里呢？有哪些设置环境变量的方法呢？我知道如果文章写的太长，就没有人会有耐心看下去的，所以我会在下一篇文章中说明shell环境变量的配置。因为平时还要养家糊口，我的出文速度有点慢，所以机智的你，在还没等到我的文章之前，就已经找到答案了。那么这篇文章也算起到抛砖引玉的作用了。
我们在知道一样东西的来龙去脉后，是不是学习起来就更加顺手了呢。当然还是那句话，你知道的越多，不知道的也越多。这边文章又挖了很多坑，欢迎关注本头条号，我们一起挖坑，一起填坑。本人水平有限，如果文章有误，欢迎批评指正。

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