The missing semester

Lecture 1 The Shell

shell 是什么？

广泛使用的文字接口。

课程使用Bourne Again Shell, 简称 “bash” 。是最广泛使用的一种shell。

在输入指令前需要打开终端（通常内置）。

使用shell

当打开一个Terminal时会显示如
```
[jon@xpanse missing-semester]$ 
```
分别表示用户名 @ 机器名当前所在路径。
用空格来分隔程序的不同参数，若想输入含空格的字符串作为参数，可以使用“Hello world”，也可以使用Hello\ world转义空格。
shell实际上类似于一种编程语言，不仅仅能执行特定的程序或转递参数，甚至可以执行while loop、conditional(条件)等语句，可以定义函数，可以设置变量等等（后续课程将会详细介绍）。
environment variable环境变量 shell运行前内置的参数

PATH (路径变量) 调用指令echo $PATH实例：

missing:~$ /bin/echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin

which指令
绝对路径/相对路径
以 / 开头，那么它是一个 绝对路径，其他的都是 相对路径 。
路径中，. 表示的是当前目录，而 .. 表示上级目录。
pwd print working directory
cd change directory
dot means current directory/dot dot means parent directory
ls list the files in the current directory
tilde ~ always expands to the home directory
CD -回到上次的地址
ls --help显示help菜单，call anything doesn’t take a value a flag, anything that does take a value an option.
ls -luse a long list format，例如：
```
missing:~$ ls -l /home
drwxr-xr-x 1 missing  users  4096 Jun 15  2019 missing
```
这个参数可以打印出更加详细地列出目录下文件或文件夹的信息。首先，本行第一个字符 d 表示 missing 是一个目录。然后接下来的九个字符，每三个字符构成一组。（rwx）. 它们分别代表了文件所有者（missing），用户组（users）以及其他所有人具有的权限。其中 - 表示该用户不具备相应的权限。从上面的信息来看，只有文件所有者可以修改（w），missing 文件夹（例如，添加或删除文件夹中的文件）。为了进入某个文件夹，用户需要具备该文件夹以及其父文件夹的“搜索”权限（“可执行execute”：x）权限表示。为了列出它的包含的内容，用户必须对该文件夹具备读权限（r）。对于文件来说，权限的意义也是类似的。注意，/bin 目录下的程序在最后一组，即表示所有人的用户组中，均包含 x 权限，也就是说任何人都可以执行这些程序。ls -l指令详解
几个常用命令是，例如 mv（move用于重命名或移动文件）、 cp（copy拷贝文件）以及 mkdir（make directory新建文件夹），rm（删除文件）。
mv
cp
rm指令rm在linux中不具有递归性，即只删除文件而不能删除目录
rmdirremove directory只能删除空文件夹
man程序，对某个程序使用man将展示该程序的manual(类似于–help，一般可读性更强)
Ctrl + L指令将一键clear the terminal

在程序间创建连接

stream流
input stream输入流
默认输入流是键盘在终端的输入
output stream输出流
默认的输出流是程序在终端的输出
重定向
最简单的重定向是 < file 和 > file。这两个命令可以将程序的输入输出流分别重定向到文件：
```
missing:~$ echo hello > hello.txt
missing:~$ cat hello.txt
hello
//cat(concatenate)
missing:~$ cat < hello.txt
hello
missing:~$ cat < hello.txt > hello2.txt
missing:~$ cat hello2.txt
hello
```
还可以使用 >> 来向一个文件追加内容。使用管道（pipes），能够更好的利用文件重定向。 | 操作符允许将一个程序的输出和另外一个程序的输入连接起来：
```
missing:~$ cat < hello.txt >> hello2.txt
hello
hello
//`>>`向 hello2.txt 后追加 hello.txt 的内容
missing:~$ ls -l / | tail -n1
drwxr-xr-x 1 root  root  4096 Jun 20  2019 var
missing:~$ curl --head --silent google.com | grep --ignore-case content-length | cut --delimiter=' ' -f2
219
```
会在数据清理一章中更加详细的探讨如何更好的利用管道。

root user

根用户是拥有最高（任意）权限的用户。通常并不会以根用户的身份直接登录系统，因为可能会造成某些错误而破坏系统。取而代之的是使用 sudo 命令，以 su（super user 或 root 的简写）的身份执行一些操作。当遇到拒绝访问（permission denied）的错误时，通常是因为此时必须是根用户才能操作。

向 sysfs 文件写入内容必须以根用户身份才能进行。系统被挂载在 /sys 下，sysfs 文件则暴露了一些内核（kernel）参数。因此，不需要借助任何专用的工具，就可以轻松地在运行期间配置系统内核。注意 Windows 和 macOS 没有这个文件

例如，笔记本电脑的屏幕亮度写在 brightness 文件中，它位于

/sys/class/backlight

通过将数值写入该文件，我们可以改变屏幕的亮度。现在，可能发生的是：

$ sudo find -L /sys/class/backlight -maxdepth 2 -name '*brightness*'
/sys/class/backlight/thinkpad_screen/brightness
$ cd /sys/class/backlight/thinkpad_screen
$ sudo echo 3 > brightness
An error occurred while redirecting file 'brightness'
open: Permission denied

然而，还是得到了一个错误信息。但已经使用了 sudo 命令！关于 shell，有件事必须要知道。|、>、和 < 是通过 shell 执行的，而不是被各个程序单独执行。 echo 等程序并不知道 | 的存在，它们只知道从自己的输入输出流中进行读写。对于上面这种情况， shell (权限为您的当前用户) 在设置 sudo echo 前尝试打开 brightness 文件并写入，但是系统拒绝了 shell 的操作因为此时 shell 不是根用户。

明白这一点后，可以这样操作：

$ echo 3 | sudo tee brightness

因为打开 /sys 文件的是 tee 这个程序，并且该程序以 root 权限在运行，因此操作可以进行。这样您就可以在 /sys 中愉快地玩耍了，例如修改系统中各种LED的状态（路径可能会有所不同）：

$ echo 1 | sudo tee /sys/class/leds/input6::scrolllock/brightness

Assignment Ⅰ

习题解答本课程中的每节课都包含一系列练习题。有些题目是有明确目的的，另外一些则是开放题，例如“尝试使用 X 和 Y”，我们强烈建议您一定要动手实践，用于尝试这些内容。此外，我们没有为这些练习题提供答案。如果有任何困难，您可以发送邮件给我们并描述你已经做出的尝试，我们会设法帮您解答。
本课程需要使用类Unix shell，例如 Bash 或 ZSH。如果您在 Linux 或者 MacOS 上面完成本课程的练习，则不需要做任何特殊的操作。如果您使用的是 Windows，则您不应该使用 cmd 或是 Powershell；您可以使用Windows Subsystem for Linux或者是 Linux 虚拟机。使用echo $SHELL命令可以查看您的 shell 是否满足要求。如果打印结果为/bin/bash或/usr/bin/zsh则是可以的。
在 /tmp 下新建一个名为 missing 的文件夹。
用 man 查看程序 touch 的使用手册。
用 touch 在 missing 文件夹中新建一个叫 semester 的文件。
将以下内容一行一行地写入
semester
文件：
 #!/bin/sh
 curl --head --silent https://missing.csail.mit.edu
第一行可能有点棘手， # 在Bash中表示注释，而 ! 即使被双引号（"）包裹也具有特殊的含义。单引号（'）则不一样，此处利用这一点解决输入问题。更多信息请参考 Bash quoting 手册
尝试执行这个文件。例如，将该脚本的路径（./semester）输入到您的shell中并回车。如果程序无法执行，请使用 ls 命令来获取信息并理解其不能执行的原因。
查看 chmod 的手册(例如，使用 man chmod 命令)
使用 chmod 命令改变权限，使 ./semester 能够成功执行，不要使用 sh semester 来执行该程序。您的 shell 是如何知晓这个文件需要使用 sh 来解析呢？更多信息请参考：shebang
使用 | 和 > ，将 semester 文件输出的最后更改日期信息，写入主目录下的 last-modified.txt 的文件中
写一段命令来从 /sys 中获取笔记本的电量信息，或者台式机 CPU 的温度。注意：macOS 并没有 sysfs，所以 Mac 用户可以跳过这一题。

作业笔记

touch修改文件或目录的时间属性，若该文件不存在，将新建一个文件。
symbolic link 软连接
Timestamp 时间戳

The missing semester#

Lecture 1 The Shell#

shell 是什么？#

使用shell#

在程序间创建连接#

root user#

Assignment Ⅰ#