Linux 环境变量指北

作为Linux用户一定遇到过这样的场景：在终端里配置好的环境变量，一打开图形界面就“神秘失踪”；或者在KDE下正常的程序，换到GNOME却死活读不到JAVA_HOME。这背后的原因，往往与环境变量的加载机制在不同场景下的差异有关。

Linux 系统启动流程

一、终端：Login Shell

Unix shell 是为 Unix 和类 Unix 系统提供传统用户界面的命令行解释器或 shell，通过执行用户输入的命令文本，或包含命令的文本脚本来指导计算机的运行。

兼容 Bourne Shell 的 Shell 有：Bash、Zsh 等。其他类型的 Shell 有：Fish、PowerShell、nushell 等。

环境变量提供了一种在多个程序和进程间共享配置的简单方式。在 Windows 中，通过 GUI 的方式设置全局环境变量非常方便。而在 Linux 中，通过 Login Shell 配置环境变量是一种常见的做法，虽然原始，但是功能更加强大。

在 linux 下，图形界面启动的终端通常是 Non-Login Shell（不通过 bash --login 启动），只会读取~/.bashrc（交互式配置），而不会触发对应Login Shell的初始化流程。因此，了解 Login Shell 对于设置环境变量非常重要。

当你通过SSH登录服务器，或是在物理机上按下Ctrl+Alt+F5进入文本终端时，系统会启动一个 Login Shell。

Login Shell 是一种调用模式，在这种模式下，Shell 读取一次性初始化文件。例如兼容 Bourne Shell 的 Shell 会读取系统范围的 /etc/profile、用户的 ~/.profile(sh)/.bash_profile(bash)/.zprofile(zsh) 或其他 dotfiles。在登录时， /etc/profile 会读取 /etc/profile.d/ 中任何可读的 *.sh 文件：这些脚本不需要 shebang，也不需要具有可执行权限。它们用于设置环境并定义特定于应用程序的设置。

这些文件（dotfiles）将会设置初始环境，且会被所有从 Shell 启动的进程继承。因此，其应当只在会话开始（登陆）时读取一次。例如，在控制台或通过 SSH 登录、使用 --login 参数通过 sudo 或 su 切换用户、手动调用 Login Shell（例如，通过 bash --login）。

不同的发行版使用的 /bin/sh 可能不同，例如 Debian 系默认使用 dash，而 Arch 系默认使用 bash。在 ~/.bash_profile、~/.zprofile 中引用 ~/.profile，并统一在 ~/.profile 中设置环境变量，可以保证在不同的情况（greetd、uwsm 只使用 sh）下都能生效。

Zsh 和 Bash 有一定的相似性，主要区别在于 Bash 将 Login shell 的启动文件与交互式（interactive）shell 分开。正如 Debian wiki 页面所解释的那样： > 那么，为什么 .bashrc 是独立于 .bash_profile 的文件呢？这样做主要是由于历史原因，当时的机器与今天的工作站相比非常慢。处理 .profile 或 .bash_profile 中的命令可能需要相当长的时间，尤其是在大量工作必须由外部命令完成的机器上。因此，困难的初始设置命令（创建可以传递给子进程的环境变量）被置于.bash_profile。未继承的临时设置和别名被放在 .bashrc 中，以便每个 subshell 都可以重新读取它们。

虽然说通常情况下交互式的（Interactive） Login Shell（bash -li）不怎么会被用到，但是在一些特殊情况下，比如通过 SSH 登录服务器，或者在 tty 中切换用户，或者是使用 macOS 系统，这种情况下就会用到 Interactive Login Shell。

标准的解决方法是始终在 .bash_profile 文件末尾包含类似于以下命令的内容：

[[ -f "${HOME}/.profile" ]] && . "${HOME}/.profile"

[[ -f "${HOME}/.bashrc" ]] && . "${HOME}/.bashrc"

zsh 下，无论是否是 Login Shell，都会加载交互式配置（~/.zshrc）。

Zsh 因其强大的功能和友好的交互体验，逐渐成为主流Shell，目前 Apple 将其作为 macOS 的默认Shell。在 archlinux 中，/etc/zsh/zprofile 包含了 emulate sh -c 'source /etc/profile'，用于设置$PATH及其他环境变量，以及应用程序相关的设置（/etc/profile.d/*.sh）。因此使用zsh作为Login Shell也会加载/etc/profile。

对于 macOS，约定是将每个新终端作为 Interactive Login Shell 启动。 macOS GUI 在登录时不运行 .profile，这显然是因为它有自己的加载全局设置的方法。但这意味着 macOS 上的终端模拟器确实需要运行 .profile（通过告诉它启动的 shell 它是一个登录 shell），否则最终会得到一个不能使用的 shell。

不同shell的配置加载顺序（精简）详见1 2：

通常情况下：

终端相关配置（如别名、提示符）放用户配置，如~/.bashrc; .zshrc
需要全局生效的变量（如JAVA_HOME）放~/.bash_profile; .zprofile 或者统一放在 ~/.profile
~/.profile 必须与 /bin/sh 兼容，bashism 语法不支持。
如果在 ~/.profile 中设置环境变量，则 ~/.bash_profile 只需加载 .profile 和 .bashrc。
同时拥有 ~/.profile 和 ~/.bash_profile 没有什么意义。如果缺少后者，bash 将很乐意使用前者，并且任何特定于 bash 的行都可以通过检查 $BASH 或 $BASH_VERSION 来保护。
在图形桌面环境中启动终端，默认是非login终端，它将仅读取用户的非Login启动脚本。

二、Systemd 的配置方式

随着 Systemd 的普及，一套新的变量加载机制开始取代之前的机制。具体来说，Systemd 取代了initd，成为系统的第一个进程（PID 等于 1），其他进程都是它的子进程。 Systemd 启动流程抛弃了 shell 脚本，它将系统对象及其依赖项统一为 systemd 单元。当你登录时，幕后发生了两件关键事情：

PAM（认证模块）

优先读取/etc/environment和/etc/security/pam_env.conf（~/.pam_environment 已被弃用）。

/etc/environment 通过定义KEY=VAL配置，适用于所有用户和会话

# /etc/environment

LANG=en_US.UTF-8

PATH="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin"

/etc/security/pam_env.conf 同时也支持 VARIABLE [DEFAULT=value] [OVERRIDE=value] 的写法

# /etc/security/pam_env.conf

LANG              DEFAULT=en_US.UTF-8

# 特殊变量 @{HOME}, @{SHELL}，默认值为当前用户的家目录和shell

# 和 HOME，SHELL 的值无关，默认情况下不会设置它们。

XDG_CONFIG_HOME   DEFAULT=@{HOME}/.config

# 可以使用 `${VARIABLE}` 在其他变量的值中扩展已定义的变量

_JAVA_OPTIONS     DEFAULT=-Djava.util.prefs.userRoot=${XDG_CONFIG_HOME}/java

# 虽然支持 KEY=VAL 的写法，但这种写法不支持变量扩展

PATH="/home/username/bin:/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin"

# 更推荐

PATH              DEFAULT=@{HOME}/bin:${PATH}

systemd 环境变量environment.d(5)

虽然这里的也是通过 KEY=VAL 的形式定义环境变量，但是支持了变量扩展：

PATH=/opt/foo/bin${PATH:+:$PATH}

LD_LIBRARY_PATH=/opt/foo/lib${LD_LIBRARY_PATH:+:$LD_LIBRARY_PATH}

XDG_DATA_DIRS=/opt/foo/share:${XDG_DATA_DIRS:-/usr/local/share/:/usr/share/}

~/.config/environment.d/*.conf – 用户级
/etc/environment.d/*.conf
/run/environment.d/*.conf
/usr/lib/environment.d/*.conf
/etc/environment – 向后兼容

一些桌面环境通过 SystemD 用户服务启动程序，这代表着需要通过 environment.d，或者其他特定于桌面环境的方式(KDE)(GNOME)设置环境变量。（注：通常情况下 Display Manager 设置的环境变量会导入 session）

三、图形界面

DM(Display Manager) 显示管理器

显示管理器通常是一个图形用户界面程序，它在系统启动完成后加载，取代了传统的命令行登录方式。

其负责如下功能：

显示登录窗口（用户名/密码输入界面）
选择桌面环境/窗口管理器（会话类型）
启动Xorg/Wayland显示服务器

Shell 的启动文件（/etc/profile等）是否有效取决于DM。不同 DM 处理 Login Shell 配置的方式有所不同：

SDDM(KDE 默认DM)/LightDM：在 Wayland 和 x11 下都会完整执行 Login Shell 流程并继承环境变量，变量设置相对更加灵活。但是目前不支持 environment.d。
GDM（GNOME 默认DM）：在 X11 会话中，GDM 使用 Login Shell 加载配置文件，同时运行 /etc/X11/xinit/xinitrc 或类似的初始化脚本。
而在 Wayland 会话中，GDM 不使用 Login Shell，环境变量通过 ~/.config/environment.d/ 或 /usr/share/gdm/env.d/ 设置。详见
greetd：默认行为加载 /etc/profile 和 ~/.profile（通过 source_profile 选项控制）。

Xorg Session

在 Xorg 环境下，可以通过 xprofile 来加载环境变量。 xprofile(~/.xprofile 和 /etc/xprofile) 在 Xorg 会话初始化阶段（窗口管理器启动前）自动执行命令。xprofile 被以下文件加载：

GDM - /etc/gdm/Xsession
LightDM - /etc/lightdm/Xsession
LXDM - /etc/lxdm/Xsession
SDDM - /usr/share/sddm/scripts/Xsession

Wayland Session

由于 Wayland 不启动任何 Xorg 相关文件，因此 GDM 和 KDE Plasma* 会导入 systemd 用户环境变量(~/.config/environment.d)。

虽然 SDDM/LightDM 不支持 environment.d，但是可以通过在登陆脚本中导入环境变量实现类似行为：

# use systemd-environment-d-generator(8) to generate environment, and export those variables

set -o allexport

source <(/usr/lib/systemd/user-environment-generators/30-systemd-environment-d-generator)

set +o allexport

DE(Desktop Environment) 桌面环境

KDE Plasma

KDE Plasma 可以通过 ~/.config/plasma-workspace/env/ 中的脚本设置环境变量，其通过调用 /bin/sh 实现环境变量的导出。因此，要确保语法符合 (/bin/sh)，比如 debain 系的 /bin/sh 为 dash，不支持 source 命令。

如果使用的是像 GDM 这种在 Wayland 下不加载 Login Shell 配置的 DM，但是又想在 KDE Plasma 中能够像 SDDM 一样加载环境变量，可以通过手动加载 profile 文件来实现类似的功能。

mkdir -p ~/.config/plasma-workspace/env

touch ~/.config/plasma-workspace/env/profile.sh

# profile.sh

DM_PATH=$(grep -oP '(?<=^ExecStart=).*' /etc/systemd/system/display-manager.service 2>/dev/null)

if [ "$DM_PATH" = "/usr/bin/gdm" ]; then

 . "/etc/profile"

 . "$HOME/.profile"

fi

GNOME

在 Wayland 下，由于 GDM 不加载 Login Shell，因此 GNOME 会话有且仅有会在 Wayland 中使用 Login Shell 重新加载环境变量。

具体来讲，GNOME 通过 gnome-session 启动，gnome-session 实际上是一个 shell 脚本，它会在执行 gnome-session-binary 之前检查自己的第一个参数是否是 -l(Login)*。如果不是，则重新启动当前 shell 会话为登录 shell。