如何在 Linux VPS 上讀取與設定環境變數和 Shell 變數

大多數技術社群喜歡透過命令列介面 (CMD) 或 shell 與系統進行互動。一般來說，這能讓他們的工作更輕鬆。例如，您可以建立一個 shell 命令來自動執行多個任務，而不需要在圖形使用者介面 (GUI) 中點擊多個按鈕。

當您啟動 shell 或 CMD 程式時，它會編譯多個資訊。這些資訊設定了程式如何存取底層系統資源以及整體行為。您可以將其儲存在一個稱為環境（environment）的地方。環境由代表鍵值對（key-value pairs）的字串組成。在本教學中，我們將使用 Ubuntu 20.04 VPS 作為範例，引導您設定環境變數或 shell 變數。本指南應該也適用於其他 Linux 發行版。

環境變數與 Shell 變數有何不同？

當您啟動工作階段時，系統會從系統的’設定和設定檔中收集資訊。然後，這些資訊可供 shell 程序及其子程序使用。此資訊是以下格式的一組鍵值對：

變數的名稱（即鍵）區分大小寫。然而，按照慣例，通常會將它們設為大寫。這有助於您在其他上下文中區分它們。使用冒號 ‘:’ 字元，您可以為同一個變數分配多個值。同樣重要的是，確保在 = 周圍不要留空格。鍵就是變數，分為兩類：環境變數和 shell 變數。環境變數包含在整個系統範圍內定義的所有變數，並且可用於每個子 shell 或程序。它們有助於將資訊傳遞到您透過 shell 命令啟動的程序中。Shell 變數僅包括在特定 shell 工作階段中定義的變數。此外，它們僅包括專門在其 shell 執行個體中可用的變數。

列出環境變數和 Shell 變數

預設情況下，終端機提供兩個命令來列出環境變數和 shell 變數：env 或 printenv。它們在預設狀態下顯示相同的資訊。以下是這些命令的範例輸出：

使用 env：

使用 printenv：

如您所見，輸出是相同的。當您想要特定鍵的值時，就會有所不同。這時您將使用帶有變數名稱的 printenv：

若要查看多個值，您可以向 printenv 命令傳遞多個引數。這些值將按照您輸入引數的順序顯示：

您也可以使用帶有變數名稱的 echo 命令來顯示變數的值：

env 命令允許您透過傳遞如下語法的變數定義來修改程式執行的環境：

這允許您覆寫值或設定可由子程序使用的新值。printenv 和 env 命令會列出如上所示的環境變數。這些已經為系統程序定義好了。如果您想查看 shell 變數的清單，可以使用 set 命令。在不帶任何變數的情況下輸入 set 將傳回所有環境變數、shell 變數、區域變數和 shell 函數的清單：

變數可能太多。如果需要，您可以使用以下命令對它們進行分頁：

您可以透過指定 set 命令在 POSIX 中執行來進一步清理輸出，從而不列印 shell 函數。這裡我們在子 shell（命令處理器的獨立執行個體）中執行，以防止命令變更目前的環境：

以上列出了系統上可用的所有環境和 shell 命令。您可以使用以下命令來縮減輸出，以嘗試僅獲取 shell 變數：

上述指令的範例輸出如下：

雖然該指令可能包含一些環境變數，但它將有助於您區分 Shell 變數和環境變數。這是因為 set 指令會用引號包圍變數的值，而 printenv 和 env 指令則不會。Shell 變數對於為工作階段設定持續性數值非常有用，同時又不會將變更永久寫入檔案中。

常見環境變數

USER – 目前登入的使用者。
SHELL – 將用於解析您所輸入指令的 Shell。預設為 bash，但您可以進行更改。
HOME – 目前使用者的家目錄。
TERM – 指定要模擬的終端機類型。顯示目前模擬的終端機。
PWD – 目前的工作目錄。
OLDPWD – 前一個工作目錄。這有助於在您輸入變更目錄指令 cd 時，讓 Shell 切換回前一個目錄。

EDITOR – 當您在終端機中輸入 edit 時的預設檔案編輯器。
LS_COLORS – 定義當您輸入 ls 指令時用於加入彩色輸出的顏色代碼。它有助於區分檔案類型並向使用者提供資訊。
LOGNAME – 目前使用者的名稱。
MAIL – 定義目前使用者信箱的路徑。
LANG – 定義目前的語系設定。
PATH – 指定執行指令時要搜尋的目錄清單。在執行指令期間，系統會搜尋這些目錄並使用第一個找到的可執行檔。
_ – 上一次執行的指令。

常見 Shell 變數：

BASH_VERSION – 易讀格式輸出的 bash 版本。
BASH_VERSINFO – 機器可讀格式輸出的 bash 版本。
BASHOPTS – 執行 bash 時所使用的選項清單。可用於確定 Shell 環境是否會如您預期般運作。

COLUMNS – 用於在螢幕上繪製輸出的欄位寬度數量。
DIRSTACK – 可搭配 pushd 和 popd 指令使用的目錄堆疊。
HOSTNAME – 電腦目前的執行主機名稱。
HISTFILESIZE – 儲存在檔案中的指令歷程記錄行數。
HISTSIZE – 記憶體中允許的指令歷程記錄行數。
IFS – 用於分隔命令列上輸入內容的內部欄位分隔符號。預設為空白字元。
SHELLOPTS-用於設定 Shell 選項。
UID-目前使用者的 UID。
PS1– 主要命令提示字元定義。這用於定義當您啟動 Shell 工作階段時，提示字元的外觀。
PS2 – 宣告當指令跨越多行時的次要提示字元。

設定環境與 Shell 指令

首先，如前所述，我們將保持變數名稱全部為大寫。接下來，我們將逐步建立 Shell 變數。最後，我們將建立環境變數。

建立 Shell 變數

讓我們從常見的 hello world 開始。在您的終端機中輸入以下內容：

使用引號是因為變數中含有空格。請注意，我們使用了單引號，因為驚嘆號是一個特殊字元，應該要被逸出或放入單引號中。現在，您已經建立了第一個 Shell 變數。它僅在目前的 Shell 工作階段中可用。Shell 變數不適用於子 Shell 和程序。您可以使用 set 搭配 grep 指令將其列印到終端機：

或者使用 echo 顯示該值，並使用 $ 符號和變數名稱來引用它：

如果您嘗試使用 printenv 進行列印，它將不會顯示任何輸出。這有助於您確認這不是一個環境變數：

建立環境變數

先前建立的 Shell 變數可以使用 export 指令轉換為環境變數。首先，您建立一個 Shell 變數。然後，要建立環境變數，您需要使用 export 指令。執行此指令後，該變數將可用於子 Shell 和程序：

現在，如果您使用 printenv 命令進行測試，應該會看到該變數和值：

您也可以使用以下語法，在一個步驟中建立環境變數：

環境變數只會傳遞給子 Shell，而不會傳遞給父 Shell。這有助於防止子程序影響呼叫它們的程式的環境。

降級與取消設定變數

如果您一直按照本教學進行到現在，那麼您仍然將 MY_FIRST_VAR 定義為環境變數。您可以透過輸入帶有 –n 旗標的 echo 命令，將其改回 Shell 變數：

如果您使用 printenv 進行測試，將不會有任何輸出。然而，echo 命令仍會顯示它，因為它仍然是一個 Shell 變數：

您可以使用 unset 命令來取消設定 Shell 變數或環境變數。並且您可以使用 echo 來確認它已不存在。如您所見，它沒有顯示任何輸出：

在登入時設定環境變數

許多程式的執行都依賴環境變數。由於每次想要執行程式時都設定變數效率不高，Linux 提供了一種定義變數並將其儲存到檔案中的方法。這樣，它們就可以在登入時自動設定。Shell 會根據工作階段的啟動方式讀取不同的設定檔。這些將在下面討論：

Shell 工作階段的類型及其差異

• 登入 Shell 工作階段 – 從驗證使用者開始。當您透過 SSH 或終端機工作階段登入時，就會設定該工作階段。
• 非登入 Shell 工作階段 – 當您從已驗證的 Shell 中啟動新的 Shell 時開始。您可以使用 bash 命令啟動新的 Shell。不需要驗證資訊。
• 互動式 Shell 工作階段 – 附加到終端機工作階段的 Shell 工作階段。
• 非互動式 Shell 工作階段 – 未附加到終端機工作階段的 Shell 工作階段 – 在背景執行。

工作階段分為登入或非登入，以及互動式或非互動式。當您透過 SSH 登入並開始 Shell 工作階段時，那將是一個登入且互動式的 Shell 工作階段。當您在終端機上執行指令碼時，它通常在非登入、非互動式的工作階段中執行。Shell 工作階段也可以是兩者的組合。那麼，會選用哪一個設定檔呢？

登入工作階段首先會讀取 /etc/profile 目錄中的設定檔。其次，它會檢查使用者家目錄中特定於該使用者的設定檔。在 ~/.bash_profile、~/.bash_login 和 ~/.profile 中，只會讀取找到的第一個檔案，並忽略所有其他檔案。非登入工作階段將首先讀取 /etc/bash.bashrc，然後是 ~/.bashrc。非互動式工作階段則會讀取名為 BASH_ENV 的環境變數，以獲取用於定義新環境的檔案名稱。

實作環境變數

當您設定變數時，請務必根據我們上面的討論，注意您將它們放在哪個檔案中。這將確保某些變數僅在某些工作階段中可用，從而提供彈性。您不會希望在某個工作階段中遺失關鍵變數。

在某些情況下，我們希望變數同時存在於登入和非登入工作階段中。幸運的是，大多數 Linux 發行版預設已將登入設定配置為讀取非登入設定，並使其對您的程序可用。因此，您只需在非登入設定檔中定義變數即可。通常，我們設定特定於使用者的環境變數，並希望我們的設定在登入和非登入 Shell 工作階段中都可用。因此，我們將使用 ~/.bashrc 檔案。我們將使用 nano 來編輯該檔案。在您的終端機中輸入以下內容以開啟檔案：

在打開的設定檔中，您已經可以看到幾個變數。您可以像使用命令列時一樣添加環境變數。只需輸入以下命令：

您可以將它們添加到檔案中的任何位置——在新行上，且不要在迴圈函式內部。然後，儲存並關閉檔案。您啟動的下一個 shell 工作階段都將從該檔案讀取。如果您希望目前的 shell 讀取您剛剛添加的設定而無需重新啟動它，您可以使用以下命令：

您應該在以下任一檔案中添加系統級別的環境變數：/etc/profile、/etc/bash.bashrc 或 /etc/environment。

總結

最後，您現在可以設定 shell 和環境變數，並享受這些工具為您的 VPS 帶來的強大功能！它有許多優點，例如自動化執行某些程序、需要驗證資訊的自動部署設定、將變數傳遞給子程序等等。環境變數還可以幫助您在公共儲存庫中隱藏驗證資訊等敏感資料。有了這個基礎，您可以建立複雜的指令碼，並透過命令列自動執行，而不需要使用者不斷輸入。

祝您運算愉快！