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The Art of Command Line

Kurzbeschreibung
Grundlagen
Täglicher Gebrauch
Umgang mit Dateien und Daten
Fehlerbehebung auf Systemebene
Einzeiler
Eigenartig aber hilfreich
Nur MacOS X
Nur Windows
Weitere Quellen
Haftungsausschluss

$curl -s 'https://raw.githubusercontent.com/jlevy/the-art-of-command-line/master/README.md' | egrep -o '\w+' | tr -d '`' | cowsay -W50$

Der flüssige Umgang mit der Befehlszeile (auch Kommandozeile, engl. "command line") ist eine oft vernachlässigte oder als undurchsichtig empfundene Fähigkeit, steigert jedoch Flexibilität und Produktivität eines Informatikers auf offensichtliche als auch subtile Weise. Was folgt, ist eine Auswahl an Notizen und Tipps im Umgang mit der Befehlszeile, welche ich beim Arbeiten mit Linux zu schätzen gelernt habe. Manche dieser Hinweise beinhalten Grundwissen, andere sind sehr spezifisch, fortgeschritten oder auch eigenartig. Die Seite ist nicht lang, aber wenn du alle Punkte verstanden hast und anwenden kannst, weißt du eine ganze Menge.

Vieles davon erschien ursprünglich auf Quora, aber angesichts des Interesses scheint es vielversprechend, Github zu nutzen, wo talentiertere Menschen als ich es bin kontinuierlich Verbesserungen vorschlagen können. Wenn du einen Fehler entdeckst oder etwas, das man besser machen könnte, erstelle ein Issue oder einen PR! (Lies aber bitte zuerst die Kurzbeschreibung und überprüfe bereits vorhandene Issues/PRs.)

Kurzbeschreibung

Umfang:

Diese Anleitung richtet sich an Anfänger und Fortgeschrittene. Die Ziele sind Breite (alles ist wichtig), Genauigkeit (konkrete Beispiele für die gebräuchlichsten Anwendungsfälle) und Knappheit (Dinge, die nicht wesentlich sind oder leicht anderswo nachgeschlagen werden können, sollen vermieden werden). Jeder Tipp ist in einer bestimmten Situation wesentlich oder deutlich zeitsparend gegenüber bestehenden Alternativen.
Sie ist für Linux geschrieben, mit der Ausnahme der Abschnitte "Nur MacOS X" und "Nur Windows". Viele der anderen Punkte lassen sich nutzen oder sind installierbar auf anderen Unices oder MacOS (oder sogar Cygwin).
Der Fokus liegt auf interaktiver Bash, allerdings gelten viele Tipps auch auf anderen Shells sowie für allgemeines Bash-Skripting.
Sie beinhaltet sowohl "normale" Unix-Befehle als auch solche, die bestimmte installierte Pakete voaussetzen -- sofern sie wichtig genug sind, dass sie die Aufnahme in diese Anleitung verdienen.

Hinweise:

Um eine Seite nicht zu sprengen, ist ihr Inhalt durchgängig anhand von Verweisen aufgelistet. du bist schlau genug, anderswo zusätzliche Informationen nachzuschlagen, sobald du die Idee bzw. den Befehl dahinter kennst. Verwende apt-get, yum, dnf, pacman, pip oder brew, um ggf. neue Programme zu installieren.
Verwende Explainshell, um einen hilfreichen Einblick zu erhalten, was es mit Befehlen, Optionen, Pipes etc. auf sich hat.

Grundlagen

Lerne Bash-Grundlagen. Tatsächlich, gib man bash ein und überfliege das Ganze zumindest; es ist leicht zu verstehen und nicht allzu lang. Alternative Shells sind nett, aber Bash ist mächtig und immer verfügbar (nur zsh, fish, etc. zu lernen ist auf dem eigenen Laptop vielleicht reizvoll, beschränkt jedoch deine Möglichkeiten in vielerlei Hinsicht, etwa beim Arbeiten mit bestehenden Servern).
Lerne mindestens einen Text-basierten Editor zu benutzen. Idealerweise Vim (vi), da es letztlich keinen vergleichbaren Mitbewerber für gelegentliche Einsätze in einem Terminal gibt (selbst dann, wenn man eine große Entwicklungsumgebung wie Emacs oder die meiste Zeit einen modernen Hipster-Editor benutzt).
Wisse, wie man Dokumentationen mit man liest (für Neugierige, man man listet Abschnittsnummern, bspw. stehen unter 1 "reguläre" Befehle, 5 beinhaltet Dateien/Konventionen und unter 8 solche zur Rechnerverwaltung). Finde man-Seiten ("man pages") mit apropos. Wisse, dass manche Befehle keine ausführbaren Dateien, sondern Bash-Builtins sind, und dass du Hilfe zu diesen mit help und help -d erhälst.
Lerne etwas über die Umleitung von Ein- und Ausgaben per > und < sowie | für Pipes. Wisse, dass > die Ausgabedatei überschreibt und >> etwas anhängt. Lerne etwas über stdout und stderr.
Lerne etwas über die Dateinamenerweiterung mittels * (und eventuell ? und [...]) sowie Anführungszeichen, etwa den Unterschied zwischen doppelten " und einfachen '. (Mehr zur Variablenerweiterung findest du unten.)
Mach dich vertraut mit Bash-Jobmanagement: &, ctrl-z, ctrl-c, jobs, fg, bg, kill, etc.
Kenne ssh und die Grundlagen passwortloser Authentifizierung mittels ssh-agent, ssh-add, etc.
Grundlegende Dateiverwaltung: ls and ls -l (und spezieller, lerne die Funktion jeder einzelnen Spalte von ls -l kennen), less, head, tail und tail -f (oder noch besser, less +F), ln und ln -s (lerne die Unterschiede und Vorteile von Hard- und Softlinks), chown, chmod, du (für eine Kurzzusammenfassung der Festplattenbelegung: du -hs *). Für Dateisystemmanagement df, mount, fdisk, mkfs, lsblk. Lerne, was ein Inode (engl. index node) ist (ls -i oder df -i).
Grundlagen der Netzwerkverwaltung: ip oder ifconfig, dig.
Lerne etwas über Versionskontrolle und benutze ein entsprechendes System, wie etwa git.
Kenne reguläre Ausdrücke gut, und die verschiedenen Statusindikatoren zu grep/egrep. Die Optionen -i, -o, -v, -A, -B, und -C sind gut zu wissen.
Lerne den Umgang mit apt-get, yum, dnf oder pacman (je nach Linux-Distribution), um Pakete zu finden bzw. zu installieren. Und stell sicher, dass du pip hast, um Python-basierte Befehlszeilen-Werkzeuge nutzen zu können (einige der untenstehenden werden am einfachsten über pip installiert).

Täglicher Gebrauch

In Bash kannst du mit Tab Parameter vervollständigen sowie alle verfügbaren Befehle anzeigen lassen und mit ctrl-r bereits benutzte Befehle durchsuchen (drück die Kombination, gib dann deinen Suchtext ein und springe anschließend durch wiederholtes Drücken von ctrl-r durch die Suchergebnisse, mit Enter kannst du den gefundenen Befehl ausführen sowie mit der rechten Pfeiltaste in die aktuelle Zeile einfügen, um ihn zu bearbeiten).
In Bash kannst du mit ctrl-w das letzte Wort löschen und mit ctrl-u alles bis zum Anfang einer Zeile. Verwende alt-b und alt-f, um dich Wort für Wort fortzubewegen, springe mit ctrl-a zum Beginn einer Zeile, mit ctrl-e zum Ende einer Zeile, lösche mit ctrl-k alles bis zum Ende einer Zeile und bereinige mit ctrl-l den Bildschirm. Siehe man readline für alle voreingestellten Tastenbelegungen in Bash. Davon gibt's viele. Zum Beispiel alt-. wechselt durch vorherige Parameter und alt-* erweitert ein Suchmuster.
Alternativ, falls du vi-artige Tastenbelegungen magst, verwende set -o vi (und set -o emacs, um es wiederzuholen).
Um kürzlich genutzte Befehle zu sehen, history. Es gibt außerdem viele Abkürzungen wie etwa !$ (letzter Parameter) und !! (letzter Befehl), wenngleich diese oft einfach ersetzt werden durch ctrl-r und alt-..
Um lange Befehle zu bearbeiten, kannst du sie (nachdem du deinen Editor angegeben hast, etwa mit export EDITOR=vim) mit ctrl-x ctrl-e im Editor öffnen, um mehrere Zeilen bearbeiten zu können. Oder vi-Style, escape-v.
Um kürzlich verwendete Befehle anzuzeigen, benutze history. Anschließend !n (wobei n die Nummer des Befehls ist), um es erneut auszuführen. Es gibt zudem zahlreiche Abkürzungen, die man verwenden kann, die nützlichste ist wahrscheinlich !$ für den letzten Parameter und !! für den letzten Befehl (siehe "HISTORY EXPANSION" in der man-Seite). Diese werden allerdings oft einfach ersetzt durch ctrl-r und alt-..
In dein Benutzerverzeichnis gelangst du mit cd. Auf Dateien relativ zu diesem kannst du mit dem Präfix ~ zugreifen (etwa so ~/.bashrc). In sh-Skripts heißt das Benutzerverzeichnis $HOME.
Um ins vorangegangene Arbeitsverzeichnis zu gelangen: cd -
Wenn du einen Befehl eingibst und es dir auf halbem Wege anders überlegst, drücke alt-#, um am Zeilenanfang ein # einzufügen und ihn damit als Kommentar auszuweisen (oder benutze ctrl-a, #, enter). du kannst später über die Befehlsgeschichte zurückgelangen.
Verwende xargs (oder parallel). Es ist sehr mächtig. Beachte, wie du viele Dinge pro Zeile (-L) als auch parallel (-P) ausführen kannst. Wenn du dir nicht sicher bist, ob das Richtige dabei herauskommt, verwende zunächst xargs echo. Außerdem ist-I{} nützlich. Beispiele:

    find . -name '*.py' | xargs grep irgendeine_funktion
    cat hosts | xargs -I{} ssh root@{} hostname

pstree -p liefert eine hilfreiche Anzeige des Prozessbaums.
Verwende pgrep und pkill, um Prozesse anhand eines Namens zu finden oder festzustellen (-f ist hilfreich).
Kenne die verschiedenen Signale, welche du Prozessen senden kannst. Um einen Prozess etwa zu unterbrechen, verwende kill -STOP [pid]. Für die vollständige Liste, siehe man 7 signal
Verwende nohup oder disown, wenn du einen Hintergrundprozess für immer laufen lassen willst.
Überprüfe mithörende Prozesse mit netstat -lntp oder ss -plat (für TCP; füge -u für UDP hinzu).
Siehe zudem lsof für offene Sockets und Dateien.
Siehe uptime oder w, um die laufende Betriebszeit des Systems zu erfahren,
Verwende alias, um Verknüpfungen für gebräuchliche Befehle zu erstellen. So erstellt etwa alias ll='ls -latr' den neuen Alias ll.
Speichere diese Alternativnamen ("aliases"), Shell-Einstellungen und häufig benutzte Funktionen in ~/.bashrc und stelle sie anderen Login-Shells zur Verfügung. So hast du auf dein Setup auch in allen anderen Shell-Sessions Zugriff.
Platziere Einstellungen von Umgebungsvariablen sowie Befehle, welche nach einer Anmeldung ausgeführt werden sollen, in ~/.bash_profile. Eine separate Konfiguration ist notwendig für Shells, welche du von einer grafischen Benutzeroberfläche startest sowie für cron-Jobs.
Synchronisiere deine Konfigurationsdateien (etwa .bashrc und .bash_profile) zwischen mehreren Computern mit Git.
Verstehe, dass Vorsicht geboten ist, wenn Variablen und Dateinamen Leerzeichen enthalten. Setze deine Bashvariablen daher mit Anführungszeichen: "$FOO". Bevorzuge die Optionen -0 oder -print0, um ungültige Schriftzeichen zu aktivieren und so Dateinamen zu begrenzen, bspw. locate -0 pattern | xargs -0 ls -al oder find / -print0 -type d | xargs -0 ls -al. Um in einem "for loop" Dateinamen durchzugehen, die Leerzeichen enthalten, sorge mit IFS=$'\n' dafür, dass dein IFS immer auf einer neuen Zeile steht.
Benutze in Bash-Skripts set -x (oder die Abwandlung set -v, welche unverarbeiteten Input akzeptiert, einschließlich Kommentare und unexpandierte Variablen) zum Output der Fehlerbehebung. Benutze "strict modes", es sei denn, gute Gründe sprechen dagegen: Benutze set -e, um bei Fehlern abzubrechen ("nonzero exit code"). Benutze set -u, um die Verwendung nicht gesetzer Variablen aufzuspüren. Erwäge auch set -o pipefail für Fehler in Pipes (lies jedoch mehr zu diesem Thema, wenn du es vorhast, denn es ist ein wenig heikel). Benutze bei komplizierteren Skripts auch trap bei EXIT oder ERR. Es ist eine nützliche Angewohnheit, ein Skript folgendermaßen zu beginnen, um Fehler zu erkennen und sie ggf. mit einer entsprechenden Fehlermeldung abzubrechen:

    set -euo pipefail
    trap "echo 'error: Script failed: see failed command above'" ERR

In Bash-Skripts stellen Subshells (geschrieben in runden Klammern) einen praktischen Weg dar, Befehle zusammenzufassen. Ein gebräuchliches Beispiel ist die vorübergehende Arbeit in einem anderen Arbeitsverzeichnis:

    # erledige etwas im aktuellen Verzeichnis
    (cd /irgendein/anderes/verzeichnis && anderer-befehl)
    # fahre fort im aktuellen Verzeichnis

Beachte, dass es in Bash viele Möglichkeiten gibt, Variablen zu erweitern. Überprüfen, ob eine Variable existiert: ${name:?error message}.Wenn bspw. ein Bash-Skript nur einen einzelnen Parameter benötigt, schreibe einfach input_file=${1:?usage: $0 input_file}. Arithmetische Erweiterung: i=$(( (i + 1) % 5 )). Sequenzen: {1..10}. Zeichenkette kürzen: ${var%suffix} und ${var#prefix}. Wenn bspw. var=foo.pdf, dann gibt echo ${var%.pdf}.txt die Ausgabe foo.txt aus.
Klammererweiterung mittels {...} kann dafür sorgen, ähnlichen Text seltener wiederholen zu müssen und ermöglicht die Kombination von Objekten. Das ist etwa in Fällen nützlich wie mv foo.{txt,pdf} zielverzeichnis (verschiebt beide Dateien), cp datei{,.bak} (erweitert den Ausdruck um cp datei datei.bak) oder mkdir -p test-{a,b,c}/subtest-{1,2,3} (erweitert alle denkbaren Kombinationen und erstellt einen Verzeichnisbaum).
Die Ausgabe eines Befehls kann wie eine Datei behandelt werden mit <(befehl). Das Vergleichen der lokalen /etc/hosts mit einer entfernten:

    diff /etc/hosts <(ssh andererhost cat /etc/hosts)

Beim Schreiben von Skripts wirst du deinen Code womöglich in geschweifte Klammern setzen wollen. Falls die schließende Klammer fehlt, wird dein Skript aufgrund eines Syntaxfehlers nicht ausgeführt. Das ist etwa dann sinnvoll, wenn es im Internet verfügbar ist, da ein unvollständig heruntergeladenes Skript so an der Ausführung gehindert wird:

{
    # Hier koennte dein Code stehen!
}

Kenne "here documents" in Bash, wie etwa in cat <<EOF ....
In Bash, leite sowohl den standard output als auch den standard error um mit: irgendein-befehl >logfile 2>&1. Oftmals ist es gute Praxis, einen Befehl an das verwendete Terminal zu binden, um keinen offenen Dateizugriff im standard input zu erzeugen, also </dev/null hinzuzufügen.
Verwende man ascii für eine gute ASCII-Tabelle, Mit Dezimal- und Hexadezimalwerten. Für allgemeine Informationen zu Kodierung sind man unicode, man utf-8 und man latin1 hilfreich.
Verwende screen oder tmux, um einen Bildschirm zu multiplexen, besonders hilfreich ist dies für Fernzugriffe per ssh und zur Trennung und Neuverbindung mit einer Session. Eine minimalistische Alternative allein zur Aufrechterhaltung einer Session ist dtach.
Bei SSH ist es hilfreich zu wissen, wie man einen Porttunnel mit -L oder -D (gelegentlich auch -R) einrichtet, etwa beim Zugriff auf Webseiten von einem Remote-Server.
Es kann nützlich sein, ein paar Verbesserungen an den SSH-Einstellungen vorzunehmen; so enthält bspw. diese ~/.ssh/config Einstellungen, um das Abreißen der Verbindung in bestimmten Netzwerkumgebungen zu vermeiden, verwendet Kompression (was hilfreich ist bei SCP über Verbindungen mit niedriger Bandbreite) und Multiplex-Kanäle zu demselben Server mithilfe einer lokalen Kontrolldatei:

    TCPKeepAlive=yes
    ServerAliveInterval=15
    ServerAliveCountMax=6
    Compression=yes
    ControlMaster auto
    ControlPath /tmp/%r@%h:%p
    ControlPersist yes

Einige andere Optionen im Zusammenhang mit SSH sind sicherheitsrelevant und sollten nur mit Bedacht aktiviert werden, etwa Zugriff per Subnet oder Host sowie in vertrauenswürdigen Netzwerken: StrictHostKeyChecking=no, ForwardAgent=yes.
Erwäge mosh als Alternative zu ssh, die UDP benutzt, um so abgebrochene Verbindungen zu vermeiden, was ja in gewisser Hinsicht auch komfortabel ist (benötigt Server-seitiges Setup).
Um Zugriff auf eine Datei in Oktalform zu erhalten, was zur Systemkonfiguration zwar nützlich, jedoch über ls nicht verfügbar und leicht zu vermasseln ist, verwende etwas wie

    stat -c '%A %a %n' /etc/timezone

Verwende zur interaktiven Auswahl von Werten aus dem Output eines anderen Befehls percol oder fzf.
Verwende fpp (PathPicker) zur Interaktion mit Dateien als Output eines anderen Befehls (wie etwa git).
Verwende für einen einfachen Webserver für alle Dateien im aktuellen Verzeichnis (sowie Unterverzeichnisse), der für alle in deinem Netzwerk abrufbar ist: python -m SimpleHTTPServer 7777 (für Port 7777 und Python 2) sowie python -m http.server 7777 (für Port 7777 und Python 3).
Benutze sudo, um einen Befehl als ein anderer Benutzer auszuführen. Standardmäßig ist dies die Ausführung als root; benutze -u zur Angabe eines anderen benutzers sowie -i, um dich als dieser anzumelden (du wirst nach deinem Passwort gefragt).
Benutze su benutzername oder su - benutzername, um mit der Shell zu einem anderen Benutzer zu wechseln. Füge - hinzu, um eine Umgebung zu erhalten, als hättest du dich gerade mit diesem Benutzer angemeldet. Das Weglassen des Benutzernamens führt zur Anmeldung als root. du wirst gefragt nach dem Passwort des Benutzers, als der du dich anmelden willst.
Kenne das 128K-Limit der Befehlszeile. Der "Argument list too long"-Fehler erscheint häufig, wenn auf sehr viele Dateien über Wildcards zugegriffen wird (wenn das passiert, können Alternativen wie find und xargs helfen).
Benutze den python-Interpreter als einfachen Taschenrechner (und natürlich für den Zugriff auf Python im Allgemeinen). Beispiel:

    >>> 2+3
    5

Umgang mit Dateien und Daten

Um eine Datei im aktuellen Verzeichnis anhand des Namens zu finden, find . -iname '*irgendwas*'. Um eine Datei unabhängig vom Verzeichnis anhand des Namens zu finden, verwende locate irgendwas (bedenke jedoch, dass updatedb kürzlich erstellte Datein möglicherweise noch nicht indexiert hat).
Für das allgemeine durchsuchen von (Quell-)Dateien (fortgeschrttener als grep -r), verwende ag.
Um HTML in Text zu konvertieren: lynx -dump -stdin
Für Markdown, HTML und alle möglichen Arten von Dokumentkonvertierung, versuch's mit pandoc.
Wenn du mit XML arbeiten musst, xmlstarlet ist alt, aber gut.
Für JSON, verwende jq.
Für YAML gibt's shyaml.
Für Excel- bzw. CSV-Dateien hält csvkit in2csv, csvcut, csvjoin, csvgrep, etc bereit.
Für Amazon S3 ist s3cmd praktisch und s4cmd schneller. Amazons aws sowie das verbesserte saws sind essentiell für andere AWS-bezogene Aufgaben.
Kenne sort und uniq, letzteres einschließlich der Optionen -u und -d -- siehe die Einzeiler unten. Siehe auch comm.
Kenne cut, paste und join zur Arbeit mit Textdateien. Viele Leute nutzen cut, vergessen aber join.
Kenne wc, um neue Zeilen (-l), Zeichen (-m), Wörter (-w) und Bytes (-c) zu zählen.
Kenne tee, um von stdin in eine Datei und sogar nach stdout zu kopieren, wie etwa mit ls -al | tee datei.txt.
Bei komplexeren Berechnungen, einschließlich Gruppieren, Tauschen von Feldern und statistische Berechnungen, könnte datamash passend sein.
Sei dir bewusst, dass die regionale Spracheinstellung ("locale") viele Befehlszeilen-Werkzeuge auf subtile Art und Weise beeinflusst, inklusive der Sortierreihenfolge und ihrer Performance. Die meisten Linux Installation setzen LANG oder andere lokale Variablen auf eine lokale Einstellung wie z.B. "US English". Aber sei dir bewusst, dass sich das Sortierverhalten ändern wird, falls du die "locale" änderst. Und wisse, dass "i18n"-Routinen sort und andere Befehle stark verlangsamen können. In manchen Situationen (wie den Mengen oder Identitätsfunktionen unterhalb) kann man ruhigen Gewissens langsame "i18n"-Routinen ignorieren und traditionelle byte-basierte Sortierreihenfolge nutzen, indem man export LC_ALL=C setzt.
Du kannst einem bestimmten Befehl eine Umgebung zuteilen, indem seinem Aufruf die Einstellung der Umgebungsvariable vorangestellt wird, wie hier: TZ=Pacific/Fiji date.
Kenne Grundlagen vonawk und sed für einfache Datenverarbeitung. Um z.B. alle Zahlen in der dritten Spalte einer Textdatei aufzusummieren: awk '{ x += $3 } END { print x }'. Das ist wahrscheinlich 3X schneller und 3X kürzer als das Python Äquivalent.
Um mehrere Dateien umzubenennen sowie innerhalb von Dateien zu suchen/ersetzen, probier repren aus (gelegentlich kann man auch mit rename mehrere Dateien umbenennen, aber sei vorsichtig, da dessen Funktionsweise je nach Linux-Distribution abweicht).

    # Vollständige Umbenennung von Dateinamen, Ordnern und Inhalten - foo -> bar:
    repren --full --preserve-case --from foo --to bar .
    # Backupdateien wiederherstellen - whatever.bak -> whatever:
    repren --renames --from '(.*)\.bak' --to '\1' *.bak
    # Wie oben, aber mit rename, sofern verfügbar:
    rename 's/\.bak$//' *.bak

Wie die man-Seite richtig sagt, ist rsync ein schnelles und vielseitiges Werkzeug zum Kopieren von Dateien. Es ist bekannt für das Synchronisieren zwischen Rechnern, ist lokal aber ebenso nützlich. Wenn es die Sicherheitsbestimmungen zulassen, erlaubt rsync im Gegensatz zu scp die Wiederaufnahme einer Übertragung, ohne nochmal von vorn beginnen zu müssen. Es ist zudem einer der schnellsten Wege, um große Mengen an Dateien zu löschen:

mkdir leeres-verzeichnis && rsync -r --delete leeres-verzeichnis/ verzeichnis && rmdir verzeichnis

Benutze shuf zum Mischen oder um zufällige Zeilen aus einer Datei auszuwählen.
Kenne die Optionen von sort. Benutze -n für Zahlen, oder -h um mit menschenlesbaren Zahlen umzugehen (wie z.B. von du -h). Sei dir bewusst, wie Schlüssel funktionieren (-t und -k). Sei dir insbesondere bewusst, dass du -k1,1 verwenden musst, um bezüglich des ersten Felds zu sortieren;-k1 bedeutet, sortiere anhand der ganzen Zeile. Stabiles Suchen (sort -s) kann ebenfalls nützlich sein. Um bspw. primär nach Feld 2 und sekundär nach Feld 1 zu sortieren, kannst du sort -k1,1 | sort -s -k2,2 benutzen.
Falls du jemals ein Tabulator Literal in eine Befehlszeile in Bash schreiben musst (etwa den Parameter -t für sort), drücke ctrl-v [Tab] oder schreibe $'\t' (letzteres ist besser, da man es Kopieren/Einfügen kann).
Die Standardwerkzeuge für das Patchen von Quellcode sind diff und patch. Siehe auch diffstat, um zusammenfassende Statistiken eines diffs zu erhalten. Beachte, dass diff -r für komplette Verzeichnisse funktioniert. Nutze diff -r tree1 tree2 | diffstat, um eine Übersicht aller Änderungen zu bekommen. Benutze vimdiff, um Dateien zu vergleichen und zu bearbeiten.
Benutze für Binärdateien hd, hexdump or xxd zur Erstellung einfacher Hexdumps und bvi oder biew zur binären Bearbeitung.
Ebenfalls für Binärdateien kann strings (und grep, etc.) benutzt werden, um Textpassagen zu finden.
Um Diffs für Binärdateien zu erstellen (Delta Kompression), nutze xdelta3.
Um zwischen Textkodierungen zu konvertieren, solltest du iconv probieren, oder aber uconv für fortgeschrittene Anwendungsfälle; es unterstüzt einige fortgeschrittene Unicode-Dinge. Dieser Befehl bspw. wandelt alle Buchstaben in Kleinbuchstaben um und entfernt alle Akzente (indem sie erweitert und verworfen werden):

    uconv -f utf-8 -t utf-8 -x '::Any-Lower; ::Any-NFD; [:Nonspacing Mark:] >; ::Any-NFC; ' < input.txt > output.txt

Um Dateien aufzuteilen, siehe split (Teilung anhand einer bestimmten Größe) und csplit (Teilung anhand eines bestimmten Musters).
Benutze zless, zmore, zcat, und zgrep um mit komprimierten Dateien zu arbeiten.
Dateieigenschaften können mit chattr gesetzt werden und stellen eine niederschwelligere Alternative zu Dateiberechtungen dar. So kann man etwa, um das versehentliche Löschen einer Datei zu verhindern, eine entsprechende Flag ("immutable flag") setzen: sudo chattr +i /wichtiges/verzeichnis/oder/datei
Benutze getfacl und setfacl, um Dateiberechtigungen zu speichern und wiederherzustellen. Beispiel:

   getfacl -R /irgendein/pfad > berechtigungen.txt
   setfacl --restore=berechtigungen.txt

Fehlerbehebung auf Systemebene

Zur Fehlersuche bei Webanwendungen sind curl und curl -I hilfreich, ebenso wie ihre wget Äquivalente oder das modernere httpie.
Um den aktuellen CPU-/Festplattenstatus zu erfahren, sind die Klassiker top (oder das bessere htop), iostat und iotop. Benutze iostat -mxz 15 for basic CPU and detailed per-partition disk stats and performance insight.
Benutze für Informationen zu Netzwerkverbindungen netstat und ss.
Für eine schnelle Übersicht, was sich auf einem System abspielt, ist dstat sehr nützlich. Für einen guten Gesamtüberblick bietet sich zudem glances an.
Um den Zustand des Speichers zu erfahren, führst du am besten free und vmstat aus und verstehst deren Ausgabe. Sei dir insbesondere bewusst, dass der "cached"-Wert jener Wert ist, der vom Linux-Kernel als Dateicache genutzt wird, da dieser effektiv als zum "free"-Wert addiert werden kann.
Fehlerbehebung ("debugging") auf Java-Systemen ist ein anderes Paar Schuhe, aber ein simpler Trick für die Oracle JVM (der teilweise auch für andere JVMs funktioniert) ist kill -3 <pid>, sodass ein vollständiger Strack trace und Heap Informationen (inklusive Garbage Collection Details, die sehr informativ sein können) nach stderr/logs ausgegeben werden. Die JDK-Befehle jps, jstat, jstack, jmap sind ebenfalls nützlich. SJK-Werkzeuge sind noch weiter fortgeschritten.
Benutze mtr als ein besseres traceroute, um Netzwerkprobleme zu identifizieren.
Willst du wissen, warum eine Festplatte voll ist, dann spart ncdu Zeit gegenüber den üblichen Befehlen wie du -sh *.
Um herauszufunden, welcher Socket oder Prozess Bandbreite verbraucht, kannst du iftop oder nethogs verwenden.
Das ab-Werkzeug (ein Teil vom Apache) ist hilfreich, um schnell und pragmatisch die Performance eines Webservers zu messen. Für komplexere Messungen kannst du siege ausprobieren.
Für eine tiefergehende Netzwerk Problemsuche, wireshark, tshark, oder ngrep.
Kenne strace und ltrace. Diese können hilfreich sein, falls ein Programm fehlschlägt, hängt oder abstürzt und du weißt nicht warum, oder um einen generellen Eindruck von der Performance zu bekommen. Beachte die Profiling-Option (-c) und die Fähigkeit, sich mit laufenden Prozessen zu verbinden (-p).
Kenne ldd, um "shared libraries" zu überprüfen.
Sei in der Lage, dich mittels gdb mit einem laufenden Prozess zu verbinden und dessen "stack traces" zu holen.
Benutze /proc. Es ist manchmal unglaublich hilfreich, um Probleme in Echtzeit zu debuggen. Beispiele: /proc/cpuinfo, /proc/meminfo, /proc/cmdline, /proc/xxx/cwd, /proc/xxx/exe, /proc/xxx/fd/, /proc/xxx/smaps (wobei xxx die Prozess-ID / pid ist).
Bei der Frage, warum in der Vergangenheit etwas schief gelaufen ist, kann sar sehr hilfreich sein. Es zeigt historische Statistiken über CPU, Speicher, Netzwerk, etc.
Für eine genauere System und Performanceanalyse, solltest du dir stap (SystemTap), perf, und sysdig ansehen.
Finde heraus, welches Betriebssystem du nutzt mittels uname oder uname -a (allgemeine Unix-/Kernelinformationen) oder lsb_release -a (Informationen zur verwendeten Linux-Distribution)
Benutze dmesg wenn sich etwas merkdwürdig verhält (es könnte ein Hardware oder Treiber Problem sein)
Wenn du eine Datei löschst, jedoch laut du nicht der erwartete Festplattenspeicher frei wird, dann überprüfe, ob die Datei von einem Prozess verwendet wird: lsof | grep deleted | grep "dateiname"

Einzeiler

Ein paar Beispiele, wie man Befehle zusammen benutzen kann:

Manchmal ist es unglaublich hilfreich, dass man die Schnittmenge, Vereinigung und den Unterschied zwischen Textdateien via sort/uniq bilden kann. Angenommen, a und b sind Textdateien, die bereits "unique" sind. Diese Herangehensweise ist schnell und funktioniert mit Dateien beliebiger Größe, bis zu mehreren Gigabytes (sort ist nicht durch Speicher beschränkt, obwohl man eventuell die -T-Option nutzen muss, falls /tmp auf einer kleinen Root-Partition liegt). Siehe auch die Bemerkung über LC_ALL weiter oben und die -u-Option von sort (wurde oben aus Gründen der Übersichtlichkeit ausgelassen).

    cat a b | sort | uniq > c   # c ist a vereint mit b
    cat a b | sort | uniq -d > c   # c ist a geschnitten b
    cat a b b | sort | uniq -u > c   # c ist die Menge mit unterschiedlichen Elementen  a - b

Eine schnelle Überprüfung der Inhalte aller Dateien in einem Verzeichnis erreichst du mit grep . * (damit enthält jede Zeile den Dateinamen) oder head -100 * (damit erhält jede Datei eine Überschrift). Dies kann nützlich sein für Verzeichnisse, die Konfigurationsdateien enthalten wie jene in /sys, /proc und /etc.
Alle Zahlen in der dritten Spalte einer Textdatei aufsummieren (dieser Ansatz ist wahrscheinlich dreimal schneller und enthält dreimal weniger Code als dessen Entsprechung in Python):

    awk '{ x += $3 } END { print x }' meinedatei

Falls man die Größen/Datumsangaben von einem Dateibaum wissen möchte, funktioniert das Folgende wie ein rekursives ls -l, aber ist leichter zu lesen als ls -lR:

    find . -type f -ls

Um Größen/Datumsangaben in einem Verzeichnisbaum zu sehen, wirkt dies wie ein umgedrehtes ls -l, ist aber einfacher zu lesen als ls -lR:

    find . -type f -ls

Angenommen innerhalb einer Textdatei, so wie ein server web log, tauch ein gewisser Wert in manchen Zeilen auf, wie z.B. ein acct_id Parameter in der URL. Falls eine Aufzählung gewünscht ist, wie viele Anfragen es jeweils für eine acct_id gibt:

    cat access.log | egrep -o 'acct_id=[0-9]+' | cut -d= -f2 | sort | uniq -c | sort -rn

Um durchgehend Änderungen zu überwachen, solltest du "watch" benutzen; z.B. Dateiänderungen in einem Verzeichnis können mittels watch -d -n 2 'ls -rtlh | tail' überwacht werden, während du Deine Wifi Einstellungen mittels watch -d -n 2 ifconfig auf Fehler überprüfen kannst.
Führe diese Funktion aus, um einen zufälligen Tip aus diesem Dokument zu erhalten(parst das Markdown Dokument und extrahiert ein Element)

    function taocl() {
      curl -s https://raw.githubusercontent.com/jlevy/the-art-of-command-line/master/README-de.md |
        pandoc -f markdown -t html |
        xmlstarlet fo --html --dropdtd |
        xmlstarlet sel -t -v "(html/body/ul/li[count(p)>0])[$RANDOM mod last()+1]" |
        xmlstarlet unesc | fmt -80
    }

Eigenartig aber hilfreich

expr: Führe arithmetische oder bool'sche Operationen aus oder werte reguläre Ausdrücke aus
m4: Simpler Macro-Auswerter
yes: Gib eine Zeichenkette sehr oft aus
cal: Netter Kalender
env: Führe einen Befehl aus (nützlich für Skripte)
printenv: Gebe Umgebungsvariablen aus (nützlich zum Debuggen und für Skripte)
look: Finde englische Worte (oder Zeilen in einer Datei), die mit einer bestimmten Zeichenkette anfangen
cut, paste und join: Datenmanipulation
fmt: Formatiere Textabsätze
pr: Formatiere Text als Seiten/Spalten
fold: Breche Textzeilen um
column: Formatiere Textfelder als bündige Spalten oder Tabellen mit fester Größe
expand und unexpand: Konvertiere zwischen Tabs und Spaces
nl: Füge Zeilennummern hinzu
seq: Gib Zahlen aus
bc: Taschenrechner
factor: Faktorisiere Ganzzahlen
gpg: Verschlüsseln und Signieren von Dateien
toe: Tabelle von terminfo-Einträgen
nc: Netzwerk-Debugging und Datentransfer
socat: Socket- und TCP-Port-Weiterleitung (ähnlich wie netcat)
slurm: Visulaisierung des Netzwerkverkehrs ("traffic")
dd: Daten zwischen Dateien und Geräten bewegen
file: Identifiziere den Typ einer Datei
tree: Zeige Verzeichnisse und Unterverzeichnisse als verschachtelten Baum; wie ls aber rekursiv
stat: Datei Infomationen
time: Führe einen Befehl aus und messe die Zeit
timeout: Führe einen Befehl für eine bestimmte Zeit aus und beende ihn anschließend wieder
lockfile: Erstelle eine Semaphordatei, die nur gelöscht werden kann mit rm -f
logrotate: Rotiert, komprimiert und mailt System-Log-Dateien
watch: Führe einen Befehl wiederholt aus, wobei die Ergebnisse angezeigt und/oder Änderungen hervorgehoben werden
tac: Gebe Dateien in umgekehrter Reihenfolge aus
shuf: Zufällige Auswahl von Zeilen von einer Datei
comm: Vergleiche sortierte Dateien Zeile für Zeile
pv: Überwache den Fortschritt von Daten durch eine Pipe
hd, hexdump, xxd, biew und bvi: Ausgabe und Editieren von Binärdateien
strings: Text aus Binärdateien extrahieren
tr: Buchstabenübersetzung und -manipulation
iconv oder uconv: Konvertierung von Zeichensätzen
split und csplit: Dateien aufteilen
sponge: Liest die gesamte Eingabe, bevor sie wieder ausgegeben wird. Nützlich, um aus derselben Datei zu lesen und in diese zu schreiben, bspw. grep -v irgendwas irgendeine-datei | sponge irgendeine-datei
units: Einheiten Konvertierungen und Berechnungen; konvertiert Furlong(Achtelmeile)/Fortnights(2 Wochen) zu twips/blink (siehe /usr/share/units/definitions.units)
apg: Generiert zufällige Passwörter
xz: Hochgradige Dateikompression
ldd: Informationen zu dynamisch gelinkten Bibliotheken
nm: Symbole aus Objektdateien anzeigen
ab: Webserver benchmarken
strace: Debugging von Syscalls
mtr: Ein besseres "traceroute" zum Netzwerk-Debugging
cssh: Visuelle, nebenläufige Shell
rsync: Synchronisiere Dateien und Ordner über SSH oder im lokalen Dateisystem
wireshark and tshark: Pakete aufzeichnen und Netzwerk-Debugging
ngrep: grep für die Netzwerkschicht
host und dig: DNS-Auflösung
lsof: Prozess Datei Deskriptor und Socket Informationen
dstat: Nützliche Systemstatistiken
glances: Grobe Übersicht über zahlreiche Subsysteme
iostat: Fesplatten-Nutzungsstatistiken
mpstat: CPU-Nutzungstatistiken
vmstat: Speicher-Nutzungsstatistiken
htop: Verbesserte Version von top
last: Loginverlauf
who: Wer gerade angemeldet ist
id: Identitätsinformationen zu Benutzern/Gruppen
sar: Historische Systemstatistiken
iftop or nethogs: Netzwerknutzung durch Sockets oder Prozesse
ss: Socket-Statistiken
dmesg: Bootvorgang und System-Fehlermeldungen
sysctl: Anzeige und Konfiguration von Linux Kernel Parametern zur Laufzeit
hdparm: SATA/ATA-Festplattenmanipulation/-performanceinformationen
lsblk: Auflisten von block devices: eine Baumansicht deiner Festplatten und Partitionen
lshw, lscpu, lspci, lsusb, dmidecode: Hardware-Informationen, inklusive CPU, BIOS, RAID, Grafikkarten, Geräte, etc.
lsmod und modinfo: Auflisten und Details anzeigen von Kernelmodulen
fortune, ddate, und sl: Ähm ja, kommt darauf an, ob man Dampflokomotiven und flotte Zitate "nützlich" findet

Nur MacOS X

Diese Hinweise sind nur für MacOS relevant.

Paketverwaltung mit brew (Homebrew) und/oder port (MacPorts). Mit diesen Werkzeugen kann man viele der obrigen Programme für MacOs installieren.
Kopiere die Ausgabe eines beliebigen Befehls an eine Desktop App mit pbcopy und füge die Eingabe von einer solchen ein mit pbpaste.
Um die Option Taste als alt-Taste in einer Mac OS Konsole zu nutzen (so wie in den obrigen Befehle wie alt-b, alt-f, etc.), öffne Einstellungen -> Profile -> Tastatur und aktiviere "Benutze Option Taste als Meta Taste"
Um eine Datei mit einer Desktopanwendung zu öffnen, kann man open oder open -a /Applications/Whatever.app benutzen.
Spotlight: Dateisuche mit mdfind und Ausgabe von Metadaten (wie z.B. photo EXIF info) mit mdls.
Man sollte sich bewusst sein, dass MacOS auf BSD Unix basiert und sich viele Befehle (wie z.B. ps, ls, tail, awk, sed) bezüglich subtiler Kleinigkeiten von Linux, das stark von System V-style Unix und GNU tools beeinflusst ist, unterscheiden. Oft kann man den Unterschied daran erkennen, dass eine man-Seite die Überschrift "BSD General Commands Manual" trägt. In manchen Fällen kann auch die GNU-Version installiert werden (wie z.B. bei gawk und gsed für GNU awk und sed). Falls manplattformübergreifende Bash-Skripte schreiben möchte, sollte man solche Befehle vermeiden (und z.B. Python oder perl in Betracht ziehen) oder sorgfätig testen.
Benutze sw_vers für OS X Systeminformationen.

Nur Windows

Diese Hinweise sind nur für Windows relevant.

Möglichkeiten, Unix-Tools unter Windows zu erhalten

Zugriff auf die Macht der Unix-Shell erhälst du unter Microsoft Windows durch die Installation von Cygwin. Die meisten hier beschriebenen Dinge funktionieren damit ohne weiteren Aufwand.
Mit Windows 10 kannst du Bash on Ubuntu on Windows benutzen, das eine vertraute Bash-Umgebung mit Unix-Befehlszeilen-Werkzeugen. Dies erlaubt einerseits die Nutzung von Linux-Programmen auf Windows, unterstützt andererseits jedoch nicht die Ausführung von Windows-Programmen von der Bash-Konsole.
Eine weitere Option, GNU-Entwicklerwerkzeuge (etwa GCC) auf Windows zu nutzen, besteht darin, MinGW und dessen Paket MSYS, das Hilfsprogramme wie bash, gawk, make and grep beinhaltet, zu installieren. MSYS bringt allerdings nicht so viele Features mit wie etwa Cygwin. MinGW ist besonders nützlich für die Erstellung nativer Windows-Ports von Unix-Werkzeugen.
Eine andere Möglichkeit, ein wenig Unix auf dein Windows-System zu bringen, bietet Cash. Beachte allerdings, dass nur sehr wenige Unix-Befehle und Befehlszeilen-Optionen in dieser Umgebung zur Verfügung stehen.

Nützliche Windows Befehlszeilen-Werkzeugen

Du kannst die meisten Aufgaben der Windows-Systemverwaltung von der Befehlszeile ausführen und skripten, indem du den Umgang mit wmic lernst.
Native Windows Befehlszeilen Netzwerk Werkzeugen, die du nützlich finden kannst, gehören ping, ipconfig, traceroute und netstat.
Du kannst [viele nützliche Windows-Aufgaben] (http://www.thewindowsclub.com/rundll32-shortcut-commands-windows) durch Aufrufen des Befehls Rundll32 ausführen.

Cygwin Tipps und Tricks

Installiere zusätzliche Unix-Programme mit Cygwins Paketmanager.
Benutze mintty als dein Befehlszeilenfenster.
Greife mit /dev/clipboard auf die Zwischenablage von Windows zu.
Öffne beliebige Dateien über cygstart mit deren Standardprogramm.
Greife mit regtool auf die Windows-Registry zu.
Beachte, dass der Windows-Pfad C:\ unter Cygwin zu /cygdrive/c wird und dass Cygwins / unter Windows als C:\cygwin verfügbar ist. Für die Umwandlung zwischen Cygwin- und Windows-Pfaden steht cygpath zur Verfügung. Dies ist inbesondere für Skripte nützlich, welche Windows-Programme ausführen.

Weitere Quellen

awesome-shell: Eine hilfreiche Liste von Shell-Werkzeugen und Quellen.
awesome-osx-command-line: Eine ausführliche Anleitung für die Befehlszeile unter OS X.
Strict mode, um bessere Shell-Skripte zu schreiben.
shellcheck: Ein statisches Analysetool für Shell-Skripte. Im Grunde lint für bash/sh/zsh.
Filenames and Pathnames in Shell: Entmutigend komplexe Einzelheiten darüber, wie Dateinamen in Shell-Skripts richtig eingesetzt werden.
Data Science at the Command Line: Mehr Befehle und Werkzeuge, die für "data science" hilfreich sind, aus dem gleichnamigen Buch.

Haftungsausschluss

Mit der Ausnahme einiger sehr kleiner Aufgaben ist der Code so geschrieben, dass andere ihn lesen können. Mit Macht kommt Verantwortung. Die Tatsache etwas in Bash tun zu können, heißt nicht zwangsläufig, dass du es tun solltest!

Lizenz

Dieses Werk ist lizensiert gemäß der Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

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