Hầu hết khi bắt đầu lập trình UNIX hay Linux bằng C hoặc các ngôn ngữ biên dịch, trước tiên chúng ta nên tiếp cận và tìm hiểu cách làm việc của Shell. Trong bài viết này tôi sẽ giới thiệu đến các bạn cách thức hoạt động của Shell tương tác với Kernel của hệ điều hành Linux.
Hệ điều hành thường cung cấp các hàm hay dịch vụ để chương trình ứng dụng triệu gọi. Bạn với tư cách là nhà lập trình phải hiểu tường tận những dịch vụ này để tạo nên các chương trình hữu ích và thân thiện với người dùng hơn. Chương trình của bạn thường nhằm mục đích tự động hóa các thao tác tính toán, tổ chức xử lý dữ liệu với khối lượng lớn. Để triệu gọi được các hàm hệ thống của hạt nhân, ngoài việc xây dựng các chương trình và biên dịch chúng ra mã nhị phân (file thực thi) để HĐH triệu gọi, hệ điều hành(HĐH) còn cung cấp cho bạn khả năng giao tiếp với Kernel thông qua trình biên dịch trung gian, đó là Shell. Shell rất thân quen với các bạn trong môi trường DOS, đó chính là tập lệnh command.com có thể dịch các lệnh như copy, del, thành các lời triệu gọi DOS cấp thấp.
Ngoài ra DOS còn cung cấp cho bạn cách điều khiển tự động hóa hệ điều hành bằng các lệnh Batch trong tập tin .BAT. Mặc dù vậy các lệnh điều khiển của file .BAT trong DOS rất hạn chế và không tận dụng được triệt để hết các tính năng của hệ thống. Linux trái lại cung cấp cho các bạn các Shell cứng nhắc và qui định sẵn. csh, bash là các Shell điển hình trong Linux có thể diễn dịch và cho phép người dùng lập trình script dưới dạng ngôn ngữ C rất uyển chuyển. Hình 1.1 là mô hình tương tác giữa Shell, chương trình ứng dụng, hệ X-Window và hạt nhân Linux.
Hình 1.1 Mô hình tương tác giữu kernel Linux và Shell.
Hãy bắt đầu bằng lập trình Shell. Chúng đơn giản, mạnh mẽ và giúp ích rất nhiều cho lập trình viên khi tiếp cận với những công cụ phát triển ứng dụng trên hệ điều hành Linux sau này. Ngôn ngữ của Shell cũng là ngôn ngữ bạn thường xuyên phải sử dụng nhất để điều khiển Linux.
Linux cũng như UNIX tách biệt các ứng dụng hoặc lệnh triệu gọi kernel thành những đơn thể rất nhỏ. Tuy nhiên, nhiều lệnh của Linux có thể kết hợp lại với nhau để tọa nên chức năng tổng hợp rất mạnh mẽ. Ví dụ: $ ls -al | more, lệnh này được kết hợp bằng hai lệnh, ls liệt kê toàn bộ danh sách file và directory trên đĩa ra màn hình, nếu danh sách quá dài, ls chuyển dữ liệu kết xuất cho lệnh more xử lý hiển thị kết quả thành từng trang màn hình. Linux có cách kết hợp dữ liệu kết xuất của các lệnh với nhau thông qua cơ chế chuyển tiếp (redirect), ống dẫn (pipe).
Kết hợp các lệnh với nhau chỉ bằng dòng lệnh không chưa đủ. Nếu bạn muốn tổ hợp hơn 20 lệnh của Linux đồng thời với nhau và tùy vào từng điều kiện, kết xuất của lệnh mà có những ứng xử thích hợp thì sao? Bạn phải dùng đến các cấu trúc lập trình rẽ nhánh như if, case. Trường hợp bạn muốn thực hiện các thao tác lập trình bạn phải dùng các lệnh như for, while... Shell chính là trình biên dịch cung cấp cho bạn khả năng này. Hầu hết các Shell trong Linux sử dụng một ngôn ngữ gần giống với C (điều này cũng dễ hiểu bởi trong thế giới Linux và UNIX hầu như chỉ có C là ngôn ngữ lập trình thống trị. Ngôn ngữ Shell càng giống C thì lập trình viên hay người điều khiển Linux càng cảm thấy thân thiện với HĐH).
Shell dịch các lệnh mà bạn nhập vào thành lời gọi hệ thống, chuyển các ký hiệu dẫn hướng >, >> hay | thành dữ liệu di chuyển giữa các lệnh. Đọc các biến môi trường để tìm ra thông tin thực thi lệnh. Linux cung cấp cho bạn rất nhiều chương trình Shell. Mở rộng ngôn ngữ kịch bản dùng lập trình Shell... tuy nhiên chúng không khác nhau mấy. Một khi đã quen thuộc với một Shell và cách hoạt động của chúng bạn hoàn toàn có thể làm chủ được các Shell khác một cách dễ dàng:
- Sh (Bourne): Shell nguyên thủy áp dụng cho UNIX.
- Csh, tcsh và zsh: Shell sử dụng cấu trúc lệnh của C làm ngôn ngữ script. Được tạo ra đầu tiên bởi Bill Joy. Là Shell nổi tiếng và thông dụng thứ hai sau shell bash.
- Bash: là Shell chủ yếu của Linux. Ra đời từ dự án GNU. Bash (Viết tắt của Bourne Again Shell) có lợi điểm là mã nguồn được công bố rộng rãi. Và nếu bash chưa có sẵn trong hệ thống Unix hay Linux thì bạn hoàn toàn có thể download về biên dịch và sử dụng miễn phí tại địa chỉ http://ww.gnu.org.
- RC: Shell mở rộng của csh với nhiều tương thích với ngôn ngữ C hơn. RC cũng ra đời từ dự án GNU.
Chuẩn thường được các nhà phân phối Linux sử dụng hiện nay là bash Shell. Khi cài đặt Linux, trình cài đặt thường mặc định bash là Shell khởi động. Bạn có thể tìm thấy chương trình Shell này trong thư mục /bin với tên chương trình là bash (bạn lưu ý chương trình thực thi của Linux không cần phải mang định dạng .exe như DOS). Bash đôi khi là một chương trình nhị phân (binary), đôi khi là một script gọi đến liên kết nhị phân khác. Bạn có thể dùng lệnh file để xem bash là một tập tin nhị phân hay script như sau: $ file /bin/bash. Nếu kết quả kết xuất là dạng ELF thì có nghĩa là bash là chương trình nhị phân.
Nguồn vnexperts.net