Como ler e definir variáveis de ambiente e de shell no Linux

Introdução

Ao interagir com seu servidor através de uma sessão do shell, há muitas informações compiladas pelo seu shell para determinar o seu comportamento e acesso a recursos. Algumas dessas configurações estão contidas nas definições de configuração enquanto outras são determinadas pela entrada do usuário.

Uma das maneiras pela qual o shell mantém o controle de todas essas configurações e detalhes é através de uma área mantida por ele chamada ambiente. O ambiente é uma área que o shell compila toda vez que inicia uma sessão que contém variáveis que definem propriedades do sistema.

Neste guia, vamos discutir como interagir com o ambiente e ler ou definir variáveis de ambiente e de shell interativamente e por arquivos de configuração.

Como o ambiente e variáveis de ambiente funcionam

Sempre que uma sessão do shell é gerada, um processo ocorre para coletar e compilar informações que devem estar disponíveis ao processo shell e seus processos filhos. Ele obtém os dados para essas configurações de uma variedade de arquivos e configurações distintas no sistema.

O ambiente fornece um meio pelo qual o processo shell pode obter ou definir configurações e, por sua vez, passá-las aos seus processos filhos.

O ambiente é implementado como strings que representam pares de chave-valor. Se múltiplos valores forem passados, eles são normalmente separados por caracteres dois-pontos (:). Cada par será geralmente parecido com isto:

KEY=value1:value2:...

Se o valor contiver um espaço em branco significativo, as aspas são usadas:

KEY="value with spaces"

As chaves nesses cenários são variáveis. Elas podem ser de dois tipos, variáveis de ambiente ou variáveis de shell.

As variáveis de ambiente são variáveis definidas para a sessão atual do shell e são herdades por qualquer shell ou processo filho. As variáveis de ambiente são usadas para passar informações para processos gerados a partir do shell.

As variáveis de shell são variáveis contidas exclusivamente no shell no qual foram configuradas ou definidas. Geralmente, elas são usadas para manter o controle de dados efêmeros, como o diretório de trabalho atual.

Por convenção, esses tipos de variáveis são geralmente definidos usando somente letras maiúsculas. Isso ajuda os usuários a distinguir as variáveis de ambiente em outros contextos.

Imprimindo variáveis de ambiente e de shell

Cada sessão do shell mantém o controle de suas variáveis de ambiente e de shell. Podemos acessá-las de algumas maneiras diferentes.

É possível ver uma lista de todas as nossas variáveis de ambiente usando os comandos env ou printenv. Em seu estado padrão, elas devem funcionar exatamente da mesma maneira:

printenv

Output
SHELL=/bin/bash
TERM=xterm
USER=demouser
LS_COLORS=rs=0:di=01;34:ln=01;36:mh=00:pi=40;33:so=01;35:do=01;35:bd=40;33;01:cd=40;33;01:or=40;31;01:su=37;41:sg=30;43:ca:...
MAIL=/var/mail/demouser
PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin:/usr/local/games:/usr/games
PWD=/home/demouser
LANG=en_US.UTF-8
SHLVL=1
HOME=/home/demouser
LOGNAME=demouser
LESSOPEN=| /usr/bin/lesspipe %s
LESSCLOSE=/usr/bin/lesspipe %s %s
_=/usr/bin/printenv

Isso é algo bastante típico para o resultado tanto de printenv quanto env. A diferença entre os dois comandos só é aparente em suas funcionalidades mais específicas. Por exemplo, com printenv, é possível solicitar os valores de variáveis individuais:

printenv SHELL

Output
/bin/bash

Por outro lado, o env lhe permite modificar o ambiente no qual os programas são executados passando um conjunto de definições de variável em um comando, como este:

env VAR1="value" command_to_run command_options

Considerando que, assim como aprendemos acima, os processos filhos normalmente herdam as variáveis de ambiente do processo pai, isso lhe dá a oportunidade de substituir valores ou adicionar variáveis adicionais ao filho.

Como você pode ver no resultado do nosso comando printenv, há uma quantidade razoável de variáveis de ambiente configuradas em nossos arquivos e processos de sistema sem a nossa intervenção.

Esses comandos mostram as variáveis de ambiente, mas como vemos as variáveis de shell?

O comando set pode ser usado para isso. Se digitarmos set sem nenhum parâmetro adicional, iremos receber uma lista de todas as variáveis de shell, variáveis de ambiente, variáveis locais e funções shell:

set

Output
BASH=/bin/bash
BASHOPTS=checkwinsize:cmdhist:expand_aliases:extglob:extquote:force_fignore:histappend:interactive_comments:login_shell:progcomp:promptvars:sourcepath
BASH_ALIASES=()
BASH_ARGC=()
BASH_ARGV=()
BASH_CMDS=()
. . .

Normalmente, essa é uma lista enorme. Provavelmente, é desejável canalizá-la em um programa pager para manusear mais facilmente todo o resultado:

set | less

A quantidade de informações adicionais recebidas de volta pode parecer muito grande. Provavelmente, não é necessário conhecer todas as funções bash que estão definidas, por exemplo.

Podemos limpar o resultado especificando que set deve operar no modo POSIX, que não irá imprimir as funções shell. Podemos executá-lo em um subshell para que ele não altere nosso ambiente atual:

(set -o posix; set)

Isso irá listar todas as variáveis de ambiente e de shell que estão definidas.

Podemos tentar comparar esse resultado com o resultado dos comandos env ou printenv para tentar obter uma lista com apenas as variáveis de shell, mas isso não será perfeito, devido às diferentes maneiras pelas quais esses comandos geram os resultados:

comm -23 <(set -o posix; set | sort) <(env | sort)

Isso provavelmente ainda irá incluir algumas variáveis de ambiente, pois o comando set exibe valores entre aspas, enquanto o printenv e env não colocam os valores de strings entre aspas.

Isso deve lhe dar uma boa noção das variáveis de ambiente e de shell que estão definidas em sua sessão.

Essas variáveis são usadas para todo tipo de coisa. Elas oferecem uma forma alternativa de definir valores persistentes para a sessão entre processos, sem gravar alterações em um arquivo.

Variáveis de ambiente e de shell comuns

Algumas variáveis de ambiente e de shell são muito úteis e são referenciadas com bastante frequência. Aqui estão algumas variáveis de ambiente comuns que você deve encontrar:

• SHELL: descreve o shell que irá interpretar todos os comandos que você digitar. Geralmente, isso será bash por padrão, mas outros valores podem ser definidos caso prefira outras opções.
• TERM: especifica o tipo de terminal a ser emulado ao executar o shell. Diferentes terminais de hardware podem ser emulados para diferentes requisitos de operação. Normalmente, não será necessário se preocupar com isso.
• USER: o usuário que está atualmente conectado.
• PWD: o diretório de trabalho atual.
• OLDPWD: o diretório de trabalho anterior. Isso é mantido pelo shell para retornar ao seu diretório anterior executando cd -.
• LS_COLORS: define códigos de cor que são usados para adicionar um resultado de cor opcional ao comando ls. Isso é usado para distinguir diferentes tipos de arquivos e fornecer mais informações ao usuário em um olhar rápido.
• MAIL: o caminho para a caixa de correio do usuário atual.
• PATH: uma lista de diretórios que o sistema irá verificar ao procurar por comandos. Quando um usuário digita um comando, o sistema irá verificar diretórios neste pedido para o executável.
• LANG: a configuração atual de idioma e localização, incluindo a codificação de caracteres.
• HOME: o diretório base do usuário atual.
• _: o comando executado anteriormente mais recente.

Além dessas variáveis de ambiente, algumas variáveis de shell que você verá com frequência são:

• BASHOPTS: a lista de opções que foram usadas quando o bash foi executado. Isso pode ser útil para descobrir se o ambiente do shell irá operar da maneira que você deseja.
• BASH_VERSION: a versão do bash sendo executada, de forma legível por humanos.
• BASH_VERSINFO: a versão do bash, em saída legível por máquina.
• COLUMNS: o número de colunas de largura que estão sendo usadas para exibir um resultado na tela.
• DIRSTACK: a pilha de diretórios que estão disponíveis com os comandos pushd e popd.
• HISTFILESIZE: número de linhas de histórico de comando armazenadas em um arquivo.
• HISTSIZE: número de linhas de histórico de comando permitidas na memória.
• HOSTNAME: o nome de host do computador neste momento.
• IFS: o separador de campo interno para separar entradas na linha de comando. Por padrão, é um espaço.
• PS1: a de definição de prompt de comando primário. Isso é usado para definir a aparência do seu prompt quando inicia a sessão do shell. O PS2 é usado para declarar prompts secundários para quando um comando ocupa várias linhas.
• SHELLOPTS: opções de shell que podem ser definidas com a opção set.
• UID: o UID do usuário atual.

Definindo variáveis de ambiente e de shell

Para entender melhor a diferença entre as variáveis de ambiente e de shell, e para apresentar a sintaxe para definir essas variáveis, faremos uma pequena demonstração.

Criando variáveis de shell

Vamos começar definindo uma variável de shell dentro de nossa sessão atual. Isso é de fácil execução. Precisamos especificar apenas um nome e um valor. Vamos aderir à convenção de manter todas as letras maiúsculas para o nome da variável e defini-las em uma string simples.

TEST_VAR='Hello World!'

Aqui, usamos aspas, pois o valor de nossa variável contém um espaço. Além disso, usamos aspas simples, pois o ponto de exclamação é um caractere especial no bash do shell que normalmente expande para o histórico do bash se não forem colocados caracteres de escape ou colocado entre aspas simples.

Agora, temos uma variável de shell. Essa variável está disponível em nossa sessão atual, mas não será passada para processos filhos.

Podemos ver isso usando o grep para nossa nova variável dentro do resultado de set:

set | grep TEST_VAR

Output
TEST_VAR='Hello World!'

Podemos verificar se essa não é uma variável de ambiente testando a mesma coisa com o printenv:

printenv | grep TEST_VAR

Nenhum resultado deve ser retornado.

Vamos aproveitar isso como uma oportunidade para demonstrar uma maneira de acessar o valor de qualquer variável de ambiente ou de shell.

echo $TEST_VAR

Output
Hello World!

Como você pode ver, faça referência ao valor de uma variável executando-a com um sinal de $. O shell recebe isso e entende que deve substituir o valor da variável quando se depara com isso.

Então, agora, temos uma variável de shell. Ela não deve ser passada para nenhum processo filho. Podemos gerar um novo shell do bash de dentro do atual para demonstrar isso:

bash
echo $TEST_VAR

Se digitarmos bash para gerar um shell filho e então tentarmos acessar o conteúdo da variável, nada será retornado. Isso é exatamente o que esperávamos.

Volte para o nosso shell original digitando exit:

exit

Criando variáveis de ambiente

Agora, vamos transformar nossa variável de shell em uma variável de ambiente. Podemos fazer isso exportando a variável. O comando para isso é nomeado apropriadamente:

export TEST_VAR

Isso irá alterar nossa variável para uma variável de ambiente. Podemos verificar isso olhando nossa listagem de ambiente novamente:

printenv | grep TEST_VAR

Output
TEST_VAR=Hello World!

Desta vez, nossa variável aparece. Vamos tentar nosso experimento com o nosso shell filho novamente:

bash
echo $TEST_VAR

Output
Hello World!

Ótimo! Nosso shell filho recebeu a variável definida pelo seu pai. Antes de sairmos deste shell filho, vamos tentar exportar outra variável. Podemos definir variáveis de ambiente em um único passo, desta forma:

export NEW_VAR="Testing export"

Teste se ele foi exportado como uma variável de ambiente:

printenv | grep NEW_VAR

Output
NEW_VAR=Testing export

Agora, vamos voltar para o nosso shell original:

exit

Vamos ver se nossa nova variável está disponível:

echo $NEW_VAR

Nada é retornado.

Isso ocorre porque variáveis de ambiente são passadas apenas para processos filhos. Não existe uma maneira integrada de definir variáveis de ambiente do shell pai. Isso é bom na maioria dos casos e impede que os programas afetem o ambiente operacional de onde foram chamados.

A variável NEW_VAR foi definida como uma variável de ambiente em nosso shell filho. Essa variável estaria disponível para si mesma e qualquer um de seus shells e processos filhos. Quando saímos e voltamos para o nosso shell principal, aquele ambiente foi destruído.

Rebaixando e removendo variáveis

Ainda temos nossa variável TEST_VAR definida como uma variável de ambiente. Podemos revertê-la para uma variável de shell digitando:

export -n TEST_VAR

Ela não é mais uma variável de ambiente:

printenv | grep TEST_VAR

No entanto, ela ainda é uma variável de shell:

set | grep TEST_VAR

Output
TEST_VAR='Hello World!'

Se quisermos remover completamente uma variável, seja ela de ambiente ou de shell, podemos fazê-lo com o comando unset:

unset TEST_VAR

Podemos verificar se ela não está mais definida:

echo $TEST_VAR

Nada é retornado porque a variável foi removida.

Definindo variáveis de ambiente no login

Já mencionamos que muitos programas usam variáveis de ambiente para decidir as especificações de como operar. Não é interessante precisar definir variáveis importantes toda vez que iniciarmos uma sessão do shell. Além disso, já vimos quantas já são definidas no login. Sendo assim, como criamos e definimos variáveis automaticamente?

Esse é realmente um problema mais complexo do que parece, devido aos inúmeros arquivos de configuração que o shell do bash lê, dependendo de como é iniciado.

A diferença entre as sessões do shell com login, sem login, interativa e não interativa

O shell do bash lê arquivos de configuração diferentes dependendo da forma como a sessão é iniciada.

Uma distinção entre sessões diferentes é se o shell está sendo gerado como uma sessão com login ou sem login.

Um shell com login é uma sessão de shell que começa pela autenticação do usuário. Se você estiver entrando em uma sessão de terminal ou via protocolo SSH e autenticar-se, sua sessão de shell será definida como um shell com login.

Se você iniciar uma nova sessão de shell dentro de sua sessão autenticada, como fizemos chamando o comando bash do terminal, uma sessão sem login de shell será iniciada. Seus detalhes de autenticação não foram solicitados quando você iniciou seu shell filho.

Outra distinção que pode ser feita é se uma sessão de shell é ou não interativa.

Uma sessão de shell interativa é uma sessão que está anexada a um terminal. Uma sessão de shell não interativa é uma que não está anexada a uma sessão de terminal.

Dessa forma, cada sessão de shell é classificada como sendo com ou sem login e interativa ou não interativa.

Uma sessão normal que começa com o SSH é geralmente uma sessão de shell interativa com login. Um script executado a partir da linha de comando é geralmente executado em um shell não interativo e sem login. Uma sessão de terminal pode ser qualquer combinação dessas duas propriedades.

A classificação da sessão de shell como sendo com ou sem login tem implicações sobre quais arquivos são lidos para inicializar a sessão de shell.

Uma sessão iniciada como sessão com login lerá detalhes de configuração do arquivo /etc/profile primeiro. Em seguida, ela irá procurar pelo primeiro arquivo de configuração de shell de login no diretório base do usuário para obter detalhes de configuração específicos do usuário.

Ela lê o primeiro arquivo que achar entre ~/.bash_profile, ~/.bash_login e ~/.profile e não lê nenhum arquivo adicional.

Em contraste, uma sessão definida como um shell sem login lerá /etc/bash.bashrc e então o arquivo ~/.bashrc específico do usuário para compilar seu ambiente.

Os shells não interativos leem a variável de ambiente chamada BASH_ENV e o arquivo especificado para definir o novo ambiente.

Implementando variáveis de ambiente

Como você pode ver, há uma grande variedade de arquivos diferentes que normalmente precisaríamos observar para colocar nossas configurações.

Isso oferece uma grande flexibilidade que pode ajudar em situações específicas em que queremos certas configurações em um shell com login e outras configurações em um shell sem login. No entanto, na maior parte do tempo, vamos querer as mesmas configurações em ambas as situações.

Felizmente, a maioria das distribuições Linux configuram os arquivos de configuração de login para originar os arquivos de configuração sem login. Isso significa que é possível definir as variáveis de ambiente que desejar tanto em arquivos com login, quanto nos sem login. Eles serão então lidos em ambos os cenários.

Normalmente, vamos definir variáveis de ambiente específicas para cada usuário, e geralmente vamos querer que nossas configurações estejam disponíveis tanto em shells com login quanto sem login. Isso significa que o lugar para definir essas variáveis é no arquivo ~/.bashrc.

Abra esse arquivo agora:

nano ~/.bashrc

Provavelmente, ele já irá conter uma quantidade considerável de dados. A maioria das definições aqui presentes são para definir opções do bash, que não estão relacionadas às variáveis de ambiente. É possível definir variáveis de ambiente da mesma forma que você faria da linha de comando:

export VARNAME=value

Qualquer nova variável de ambiente pode ser adicionada em qualquer lugar no arquivo ~/.bashrc, desde que não seja colocada no meio de outro comando ou loop for. Em seguida, podemos salvar e fechar o arquivo. Da próxima vez que você iniciar uma sessão do shell, sua declaração de variável de ambiente será lida e transmitida para o ambiente do shell. É possível forçar sua sessão atual a ler o arquivo agora digitando:

source ~/.bashrc

Se precisar definir variáveis em todo o sistema, pense em adicioná-las ao /etc/profile, /etc/bash.bashrc ou /etc/environment.

Conclusão

As variáveis de ambiente e de shell estão sempre presentes em suas sessões de shell e podem ser muito úteis. Elas são uma maneira interessante para um processo pai definir detalhes de configuração para seus filhos, além de representarem uma maneira de definir opções fora dos arquivos.

Isso oferece muitas vantagens em situações específicas. Por exemplo, a implantação de alguns mecanismos dependem de variáveis de ambiente para configurar informações de autenticação. Isso é útil, pois não requer a manutenção desses arquivos que podem ser vistos por partes externas.

Existem muitos outros cenários, mais mundanos e comuns em que você precisará ler ou alterar o ambiente do seu sistema. Essas ferramentas e técnicas devem lhe dar uma boa base para fazer essas alterações e usá-las corretamente.