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關於 Linux 下 Bash 與 Zsh 啟動檔的載入順序研究

Linux 用了二十多年,從沒認真想過 Login Shell 載入的啟動檔順序為何,我們經常會看到 .bashrc, .bash_profile, .bash_login, .profile 諸如此類的檔案,在安裝一些工具或系統的時候,也多多少少會需要設定這些檔案,加入一些環境變數或其他設定之類的。除了我常用的 Bash 以外,外面還有 Zsh 也很多人用,這時到底要編輯哪個檔案才是正確的呢?我將用這篇文章來好好釐清這個真相。

完整的 Bash 啟動檔載入順序

由於我大多使用 Bash 為我主要的 Shell 環境,這裡我要大推 Bash Initialisation Files 這篇文章中的一張流程圖,他大至交代了 Bash 載入不同檔案的各種情境,我也逐一測試過不同的情境,確實是 100% 正確無誤!

完整的 Bash 啟動檔載入順序

這張圖並沒辦法完整講述 Bash 啟動檔的載入順序,但是也涵蓋了十之八九!

  • 這張圖的第一層 Interactive? 的意思

    Yes: 當你透過 Console 或 SSH 登入 Linux 主機,預設會進入互動模式 (Interactive shell),也就是這裡說的 Interactive 的意思。

    No: 任何透過 bash -c '<command>' 去執行的腳本,就屬於 非互動模式 (Non-Interactive shell) 的執行。

  • 這張圖第二層的 Login shell? 的意思

    基本上,透過 Console 或 SSH 登入 Linux 主機時,這個 Shell 就跑在所謂的 Login shell 模式下!

    不過,當你透過 SSH 遠端執行一個命令,此時就不會啟動 Login shell 模式。而直接呼叫一個使用 Bash 執行的腳本,也不是 Login shell 模式。例如以下命令:

    ssh user@host <COMMAND>
    
  • 這張圖第二層的 --login ? 的意思

    就算你的 Bash 不是執行在 Login shell 模式,你一樣可以在呼叫 /bin/bash 的時候特別加上 --login 參數,這樣也可以被視為是 Login shell 模式。

    例如以下這段範例,就會被視為使用 Login shell 模式啟動:

    #!/bin/bash --login
    
  • 這張圖第三層的 $BASH_ENV 是什麼環境變數?

    當你將 Bash 啟動在非互動模式,也沒有特別加上 --login 參數的情況,同時這也是大多數執行的預設值,Bash 會優先尋找目前的環境變數中有沒有一個名為 $BASH_ENV 的變數,這個變數其實是指向一個檔案路徑。你從 man bash 可以發現,Bash 在非互動模式啟動的時候,預設會執行以下命令:

    if [ -n "$BASH_ENV" ]; then . "$BASH_ENV"; fi
    

    這也意味者,他會去 sourcing "$BASH_ENV" 這個檔案!

  • 這張圖第三層的 --noprofile 是什麼參數?

    執行 /bin/bash 的時候,可以額外加上 --noprofile 參數,加上之後就不會載入任何啟動檔。

    如果你沒有加上 --noprofile 參數,也是一般大多數命令的執行方式,預設是會先載入系統全域的 /etc/profile 檔案。

    注意:系統全域的 /etc/profile 檔案,還會額外載入 /etc/profile.d/*.sh 檔案。

    然後再從 $HOME 目錄下依序找到這三個檔案執行,但重點是,他只會選擇一個檔案來執行,先找到的先執行,後面的就不會執行!

    1. ~/.bash_profile
    2. ~/.bash_login
    3. ~/.profile

    由於上述三個檔案,最終只有一個會被執行,所以這絕對是一個潛在的地雷!💥

    我在多年前,就曾經因為我的 $HOME 目錄下同時出現 ~/.bash_profile~/.profile 而發生系統異常,原來只要目錄中有出現 ~/.bash_profile 檔案,就再也不會載入 ~/.profile 檔案啊!!!

    在 Ubuntu 的作業系統中,預設是看不到 ~/.bash_profile 檔案的,建議都以 ~/.profile 為主要的登入啟動檔!

    然而,大多數的 ~/.profile 登入啟動檔,都會在檔案中額外載入 ~/.bashrc 檔案,因此有些 Bash 相關的環境設定,如 shopt 之類的,都會放在 ~/.bashrc 檔案中。

  • 這張圖第三層的 --rcfile <file> 是什麼參數?

    當你不是以 Login shell 的方式啟動 Bash,啟動時也沒加上 --login 參數,他就會去找你有沒有特別加上 --rcfile <file> 參數,明確載入你所指定的檔案路徑。

    如果你額外加上的是 --norc 參數的話,那就代表你完全不想載入系統全域的 /etc/bash.bashrc$HOME 目錄下的 ~/.bashrc 檔案。

    如果你用 --rcfile <file> 參數找不到指定的檔案,或完全沒用 --rcfile <file>--norc 參數,也是大多數命令預設的方式,那麼 Bash 就會依序載入 /etc/bash.bashrc~/.bashrc 檔案,兩個檔案都會載入。這種情境下,是不會載入 ~/.bash_profile, ~/.bash_login~/.profile 檔案的!

可以完整釐清 Bash 所有啟動檔的載入條件與順序,心裡的感覺格外踏實,非常棒! 👍

完整的 Zsh 啟動檔載入順序

由於許多 macOS 用戶都採用 Zsh 為主,這邊我也特別研究了一下 Zsh 的啟動檔載入順序,基本上 Zsh 會依據以下順序載入:

  1. ~/.zshenv

    任何啟動情境下,都會載入這個檔案,請將各種環境變數請全部設定在這裡。

  2. /etc/zsh/zprofile~/.zprofile

    如果執行在 Login shell 才會依序執行 /etc/zsh/zprofile~/.zprofile 檔案。

  3. /etc/zsh/zshrc~/.zshrc

    如果執行在 Interactive 互動模式下,才會依序執行 /etc/zsh/zshrc~/.zshrc 檔案。

  4. /etc/zsh/zlogin~/.zlogin

    如果執行在 Login shell 下,最後才會依序執行 /etc/zsh/zlogin~/.zlogin 檔案。

  5. ~/.zlogout/etc/zsh/zlogout

    當你用 exitlogout 命令登出時,會自動依序執行 ~/.zlogout/etc/zsh/zlogout 檔案。

我只能說,Zsh 的啟動順序實在比 Bash 好理解太多了,也沒什麼地雷! 👍

總結幾種常見情境

  1. 直接呼叫某個 Shell Script

    #!/bin/bash
    [ -z "$PS1" ] && echo "Non-Interactive" || echo "Interactive"
    shopt -q login_shell && echo "Login shell" || echo "Not login shell"
    
    • Interactive? 👉 No
    • Login shell? 👉 No
    • --noprofile? 👉 No

    執行時完全不會載入任何新的啟動檔設定!

  2. 使用 SSH 登入遠端主機

    ssh user@host
    

    依序載入 /etc/profile --> /etc/bash.bashrc --> ~/.profile [ -> ~/.bashrc ]

    • Interactive? 👉 Yes
    • Login shell? 👉 Yes
    • --noprofile? 👉 No

    注意: Bash 不會主動載入 ~/.bashrc 執行,而是我們通常在 ~/.profile 會載入 ~/.bashrc 執行。

  3. 使用 SSH 登入遠端主機後,執行 bash 命令

    ssh user@host
    

    剛登入,依序載入 /etc/profile --> /etc/bash.bashrc --> ~/.profile [ -> ~/.bashrc ]

    • Interactive? 👉 Yes
    • Login shell? 👉 Yes
    • --noprofile? 👉 No

    然後我們在遠端主機執行 bash 命令,進入下一層 Shell 環境:

    bash
    

    登入後執行 bash 預設是互動模式,會依序載入 /etc/bash.bashrc --> ~/.bashrc

    • Interactive? 👉 Yes
    • Login shell? 👉 No
    • --rcfile <file> ? 👉 No
    • --norc ? 👉 No
  4. 使用 SSH 登入遠端主機後,執行 bash -c '<command>' 命令

    ssh user@host
    

    剛登入,依序載入 /etc/profile --> /etc/bash.bashrc --> ~/.profile [ -> ~/.bashrc ]

    • Interactive? 👉 Yes
    • Login shell? 👉 Yes
    • --noprofile? 👉 No
    bash -c '[ -z "$PS1" ] && echo "Non-Interactive" || echo "Interactive"'
    

    登入後執行 bash -c 命令屬於非互動模式,而且沒有 $BASH_ENV 的情況下,不會載入任何啟動檔!

    • Interactive? 👉 No
    • Login shell? 👉 No
    • $BASH_ENV 👉 No
  5. 使用 SSH 執行遠端命令

    ssh user@host '[ -z "$PS1" ] && echo "Non-Interactive" || echo "Interactive"'
    ssh user@host 'shopt -q login_shell && echo "Login shell" || echo "Not login shell"'
    

    透過 SSH 執行遠端命令,預設將會跑在 Non-Interactive 模式下,但還是會依序載入 /etc/bash.bashrc --> ~/.bashrc

    • Interactive? 👉 No
    • Login shell? 👉 No

    如果你想在執行遠端命令時載入額外的啟動檔,也可以這樣寫:

    ssh user@host "source /etc/profile; source ~/.profile; /your/script.sh"
    
  6. 使用 SSH 執行遠端命令,透過 bash 呼叫另一個命令

    ssh user@host -t 'bash -c '"'"'[ -z "$PS1" ] && echo "Non-Interactive" || echo "Interactive"'"'"''
    ssh user@host -t 'bash -c '"'"'shopt -q login_shell && echo "Login shell" || echo "Not login shell"'"'"''
    

    要在單引號(')的字串中間加入一個單引號,必須輸入五個字元 '"'"' 才能代表一個單引號!(噁心的語法)

    在 ssh 執行時加入 -t 參數,可以在遠端執行時取得一個 pseudo-terminal allocation (pts/0)!

    透過 SSH 執行遠端命令,預設將會跑在 Non-Interactive 模式下,但還是會依序載入 /etc/bash.bashrc --> ~/.bashrc

    • Interactive? 👉 No
    • Login shell? 👉 No

    第二層 bash 應該是跑在 Non-Interactive 模式,但是卻依序載入 /etc/bash.bashrc --> ~/.bashrc 檔案,這部分我還沒辦法理解為什麼會這樣,感覺透過 SSH 執行遠端程式,預設就會載入這兩個檔案!

    • Interactive? 👉 No
    • Login shell? 👉 No

    底下這段是讓命令跑在 Interactive 模式,但載入啟動檔的順序竟然跟 Non-Interactive 竟然一樣!

    ssh user@host -t 'bash -i -c '"'"'[ -z "$PS1" ] && echo "Non-Interactive" || echo "Interactive"'"'"''
    ssh user@host -t 'bash -i -c '"'"'shopt -q login_shell && echo "Login shell" || echo "Not login shell"'"'"''
    

    簡單來說,使用 SSH 直接遠端命令時,使用 -i (互動模式) 或不使用 -i 對載入啟動檔沒有什麼兩樣,不過都會載入兩次。不過還是有一個地方不同,如果你的啟動檔有設定 alias 的話,只有使用 -i 互動模式才能使用。

    例如以下這段命令,就會得到 bash: ll: command not found 的錯誤:

    ssh user@host -t 'll'
    
    ssh user@host -t bash -c 'll'
    

    如果改用 -i 來執行,就可以正常執行 ll 這個 alias 命令:

    ssh user@host -t bash -i -c 'll'
    
  7. 使用 SSH 執行遠端命令,並以 Login shell 啟動 Bash

    ssh user@host bash -l -c 'set'
    

    第一層 bash 依序載入 /etc/bash.bashrc --> ~/.bashrc

    第二層 bash 依序載入 /etc/profile --> ~/.profile [ -> ~/.bashrc ]

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