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！

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 與 ~/.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 與 $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> 或 --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 與 ~/.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 或 ~/.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 與 ~/.zprofile

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

3. /etc/zsh/zshrc 與 ~/.zshrc

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

4. /etc/zsh/zlogin 與 ~/.zlogin

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

5. ~/.zlogout 與 /etc/zsh/zlogout

   當你用 exit 或 logout 命令登出時，會自動依序執行 ~/.zlogout 與 /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 ]