Книга: Вопросы истории: UNIX, Linux, BSD и другие

Глава двадцать первая. История shell'ов

Долгое время первым интерфейсом, с которым сталкивался применитель любой POSIX-совместимой ОС, был интерфейс командной строки: именно его он видел после ввода пароля и логина в текстовой консоли. И с ним же последним он расставался, выходя из системы с помощью одной из команд завершения работы. Нынче это обычно не так, вход в систему обычно выполняется в графическом режиме, через какой-нибудь дисплейный менеджер. Однако интерфейс командной строки (Command Line Interface, далее просто CLI) по прежнему остаётся Интерфейсом номер один для многих применителей. Почему его история в этой части книги и должна быть рассмотрена первой.

Конкретные реализации CLI представлены классом программ, именуемых командными интерпретаторами, командными оболочками или просто шеллами (shell – раковина, скорлупа). Большая часть командных оболочек делится, на основе синтаксиса интерпретируемого ими языка, на две группы – sh- и csh-совместимые. На самом деле различия между ними синтаксисом команд не исчерпываются, а лежат глубже – в подходе к обработке командных конструкций, но к истории, которую мы в данный момент обсуждаем, это отношения не имеет.

Появление первого шелла

Первой командной оболочкой для первозданного UNIX'а была программа, которая сначала именовалась, за отсутствием других, просто shell. Она была написана в 1978 году Стефаном Борном, вследствие чего за ней позднее закрепилось имя «шелл Борна» (Bourne shell). Язык её интерпретатора был основан на Algol 68, что определило мощные по тем временам возможности составления сценариев: достаточно сказать, что многие команды, позднее вошедшие в золотой фонд классических UNIX-утилит (породивших, в свою очередь, BSD- и GNU-утилиты), первоначально были реализованы именно как shell-скрипты. Примеры этому можно найти в книге Рассела Сейджа Приёмы профессиональной работы в UNIX, изданной около тридцати лет назад, но в методическом отношении представляющей интерес и по сей день.

Однако, средства интерактивной работы в первозданном шелле Борна были, мягко говоря, не очень хорошо развиты.. В известной таблице сравнения командных оболочек для UNIX, некогда составленной Брайаном Блэкмором (Brian Blackmore), во всех её строках, имеющих какое-либо отношение к интерактивности, можно видеть красноречивое NO . То есть в ней не было почити ничего из того, к чему мы привыкли с младых линуксовых ногтей: ни автодополнения, ни истории команд, ни возможности редактирования командной строки, ни даже возможности изменить вид приглашения.

Да, мы знаем, что потом всё это постепенно и по очереди будет появляться – сначала в шелле Корна (ksh), и в шелле Альмквиста (ash), затем изобильно в bash'е (возрождённом шелле Борна), и, наконец, в zsh, ставящем на сегодняшний день последнюю точку в развитии командных оболочек. Но сейчас-то мы находимся в далёких 70-х годах прошлого века, когда UNIX только вышел из родительских пенат AT&T (см. главу первую) и отправился в (почти) свободное плавание по университетам Америки, Европы и сопредельных стран вроде Австралии. Пришвартовавшись, в частности, и в университете Беркли, штат Калифорния.

Появление C-Shell

В Университете Беркли, как мы помним по главе второй, в это время вовсю разрабатывался собственный вариант UNIX, который позднее получит имя BSD4.4 и ляжет в основу всех свободных операционок берклианского семейства. И один из перворазработчиков BSD, Билл Джой, которому мы обязаны также текстовым редактором vi, уже в 1979 году предложил свою командную оболочку, получившую имя C-shell (или просто csh).

Почему? Если Борн при создании shell'п опирался на язык Алгол, то Джой для языка своего шелла применил синтаксис, сходный с таковым языка Си, исконного для UNIX. Это сделало оболочки sh и csh несовместимыми на уровне сценариев. Но зато в csh было добавлено множество интерактивных возможностей – автодополнение, буфер истории, средства навигации внутри командной строки и её редактирования, настройка вида приглашения, различие схемы настройки интерактивного и неинтерактивного шелла... Короче, всё то, что потом в той или иной мере инкорпорировали shell-совместимые оболочки, включая bash и zsh. И что ныне кажется нам неотъемлемым атрибутом любого шелла – всё это в конечном итоге происходит из csh.

Так что C-shell очень быстро стал непременной принадлежностью разрабатываемой в Брекли BSD-системы. Разработчики же коммерческих UNIX'ов пошли другим путём.

Как возрождался шелл

Как только что было сказано, по своим интерактивным возможностям шелл Борна, с одной стороны, оставлял желать лучшего. Со стороны же другой, перед глазами разработчиков проприетарных UNIX'ов был уже C-Shell, существенно более продвинутый в этом отношении. И потому у них появилась потребность обогатить /bin/sh средствами интерактивной работы.

Результатом воплощения этой потребности стала оболочка Корна (Korne Shell). Она сохранила совместимость с борновским шеллом на уровне синтаксиса, однако привнесла в него как дополнительные возможности интерпретации команд, так и приёмы, направленные на удобство интерактивной работы – образцом последних и послужил C-Shell. В итоге именно ksh лёг в основу стандарта POSIX, которому должны удовлетворять командные оболочки совместимых с ним систем.

Следует заметить, что соответствие этому стандарту – один из критериев отнесения некоей ОС к семейству UNIX или UNIX-подобных. В частности, именно такой стандартизированный шелл должен (был до недавнего времени) вызываться при исполнении общесистемных сценариев инициализации любой POSIX-системы. Сам же по себе POSIX shell – некая мифическая абстракция. Ближе всего ему соответствует ash, принятый в качестве стандартной оболочки пользователя во FreeBSD (под условным именем /bin/sh) и в NetBSD (а также широко используемая во всяких мини-дистрибутивах Linux).

Шеллы и Борна, и Корна не были свободно распространяемыми программами. Поэтому ни тот, ни другой не могли использоваться в таких ОС, как все BSD или Linux, хотя свободная реализация оболочки Корна (pdksh) и была создана. Однако, как и ее прототип, шелл Корна, она, несколько развившись относительно первозданного Bourne shell, обладала интерактивными достижениями, уже далекими от идеала. Столь же слабы они были и в ash. И потому наиболее широкое распространение из всего sh-совместимого семейства получила оболочка bash (что расшифровывается как «ещё одна оболочка Борна», «заново рожденный шелл» и тому подобным образом), разработанная в рамках проекта GNU.

Популярность bash в немалой степени была обусловлена его интерактивными возможностями – он аккумулировал все достижения интерактивной мысли sh- и csh-совместимых оболочек, прибавив к ним немало собственных. И умудрившись при этом сохранить базовую совместимость с POSIX shell. Конечно, многие его собственные особенности (так называемые «bash'измы») выходили за рамки этого стандарта. Однако для соответствия оному был предусмотрен режим совместимости – то есть bash был способен эмулировать стандартный POSIX shell.

Однако главным для популярности bash было то, что эта оболочка оказалась тесно интегрирована с операционной системой Linux: именно bash волею судеб стал одной из первых программ, которые Линус запустил поверх своего новосозданного ядра. И потому идеи bash-скриптинга пронизали Linux до самых его оснований. Ну а для совместимости использовался тот самый режим эмуляции: в Linux файл, запускающий POSIX shell (по стандарту он должен именоваться /bin/sh), являет собой жесткую или символическую ссылку на реальный /bin/bash. Последний же, будучи вызванным таким образом, полностью воспроизводит функционально стандартный POSIX shell (разумеется, путем утраты своих продвинутых функций).

История tcsh

Как уже говорилось, оболочка csh привнесла в шеллы элементы интерактивности. Однако и её возможности в этом отношении были далеки от идеала. Что особенно почувствовалось в начале 90-х годов, когда, с одной стороны, произошло освобождение BSD-систем в лице NetBSD и FreeBSD от тяжёлого наследия проприетарного режима лицензирования. А с другой – началось победное шествие Linux'а с его стандартной оболочкой GNU bash, обходящей древний csh на несколько корпусов.

И тогда разработчики FreeBSD вспомнили об оболочке tcsh, которая, основываясь на синтаксисе C-shell, с давних времён разрабатывалась сначала Кэном Григом в университете Карнеги-Меллона, а затем Полом Плэйсвэем в университете Огайо. Чем она была примечательна? Сейчас увидим.

Изначально tcsh создавалась по образу и подобию командного интерпретатора операционной системы TENEX -- собственно, имя её и означает TENEX csh. А особенностью TENEX -- древней, ещё до-UNIX'овой, операционки (из недр которой, кстати, происходит и знаменитая «собака» в адресах электронной почты) были чрезвычайно длинные команды, да ещё и с избыточными словами «для ясности». С такими командными директивами было бы трудно работать без развитых средств навигации и редактирования командной строки. Каковые и стали отличительными особенностями её командного интерпретатора, получившего имя TENEX C-shell.

Разработчики FreeBSD, взяв за основу TENEX C-shell, адаптировали его для своей операционной системы. В которой он и утвердился в качестве стандартного login shell администратора. В OpenBSD же и DragonFly tcsh изначально стал шеллом по умолчанию «для всех». Применяется он и в таком юзер-ориентированном отпрыске BSD-клана, как PC-BSD. Более того, первое время tcsh выступал шеллом по умолчанию в MacOS X, пока его не наменили на bash.

Однако и поныне имя /bin/csh (как и соовтетствующие ему конфигурационные файлы /root/.cshrc и $HOME/.cshrc) сохранилось в файловой иерархии всех BSD-систем как реликт предшествующей эпохи. Однако теперь оно соответствует не самостоятельной оболочке, а было лишь жесткой ссылкой на тот же tcsh. Поведение же последней по умолчанию абсолютно идентично изначальному C-Shell. Это вызвано не эмуляцией предшественника, как в случае с bash, запускаемых в качестве /bin/sh, а исключительно настройками – точнее, почти полным отсутствием таковых по умолчанию.

Наконец, Z-Shell

Как известно, Z – последняя буква латинского алфавита. И её наличие в имени следующего нашего персонажа, Z-Shell (или просто zsh) призвано символизировать то, что эта оболочка представляет собой последнюю ступень в развитии командных оболочек вообще. Хотя на самом деле происхождение её иное. Она разрабатывалась первоначально, начиная с 1990 года, Паулем Фальстадом (Paul Falstad), в ту пору студентом Принстонского университета. Аспирантом же оного был некто Zhong Shao, логином которого в университетской сети был Zhong. Вот отсюда-то, как гласит легенда, и взялась буква Z. То есть можно предполагать, что, как это часто бывало в истории свободного софта, она появилась тут "для прикола".

Тем не менее, и трактовать её в первом смысле тоже есть основания. Ибо существует мнение (и не только мое), что в zsh нашли свое воплощение все прогрессивные тенденции таких развитых оболочек, как bash и tcsh. И, ознакомившись с его возможностями, с этим трудно не согласиться — в zsh есть все, что было хорошего в тех обеих оболочках, но, если так можно выразиться, в превосходной степени.

Ныне Z-shell развивается в рамках самостоятельного проекта сообществом энтузиастов (Zsh Development Group) при координации Петера Стефенсона (Peter Stephenson), являющегося также автором большей части документации проекта. В отличие от bash, прямого (как, впрочем, и косвенного) отношения к GNU zsh не имеет, и распространяется под собственной лицензией BSD-стиля, а, следовательно, является полностью свободной программой.

Оглавление книги