Node.js 模擬 Linux 環境

🧩 項目介紹

該項目使用 Node.js 實現了一個模擬的 Linux 終端環境，支持多種常見的 Linux 命令（如 ls, cd, cat, mkdir, rm 等），所有文件操作都在內存中進行，并持久化到本地文件系統中。適合用于學習 Shell 命令實現原理、文件系統結構或作為教學演示工具。

📦 依賴安裝

確保你已安裝 Node.js（建議版本 14+），然后運行以下命令安裝依賴：

npm install

🚀 啟動項目

在項目根目錄下運行：

node index.js

你會看到命令提示符：

simu-shell:~$ _

此時你可以輸入 Linux 命令進行操作。

📚 支持命令列表

以下是你可以在模擬終端中使用的命令及其基本用法說明：

命令	用法示例	功能說明
`help`	`help`	顯示所有可用命令
`exit`	`exit`	退出模擬終端
`clear`	`clear`	清空終端屏幕
`history`	`history`	查看歷史命令
`pwd`	`pwd`	顯示當前路徑
`ls`	`ls`	列出當前目錄下的文件
`ll`	`ll`	顯示當前目錄下的詳細文件信息（帶類型、大小、修改時間等）
`cd`	`cd /home/user`	切換目錄
`mkdir`	`mkdir newdir`	創建目錄
`rmdir`	`rmdir emptydir`	刪除空目錄
`rm`	`rm file.txt` `rm -r dir`	刪除文件或目錄（遞歸）
`touch`	`touch newfile.txt`	創建空文件
`echo`	`echo "Hello" > file.txt`	將字符串寫入文件
`cat`	`cat file.txt`	查看文件內容
`cp`	`cp src.txt dest.txt`	復制文件或目錄
`mv`	`mv oldname.txt newname.txt`	移動或重命名文件/目錄
`head`	`head file.txt` `head -n 5 file.txt`	查看文件前幾行
`tail`	`tail file.txt` `tail -n 5 file.txt`	查看文件最后幾行
`grep`	`grep "hello" file.txt`	在文件中查找字符串
`find`	`find file.txt`	查找文件
`stat`	`stat file.txt`	顯示文件或目錄的詳細信息
`vim`	`vim file.txt`	編輯文件
`yum`	`yum install https://downloads.mysql.com/archives/get/p/23/file/mysql-5.7.26-winx64.zip`	下載文件
`zip`	`zip -r archive.zip test.txt`	壓縮文件
`unzip`	`unzip archive.zip -d unzip_target`	解壓文件
`rz`	`rz a.txt`	上傳文件
`sz`	`sz a.txt`	下載文件

💡 示例操作流程

你可以在模擬終端中依次執行以下命令來測試功能：

help
ls
mkdir test
cd test
touch file.txt
echo "Hello World" > file.txt
cat file.txt
cp file.txt copy.txt
ls
mv copy.txt renamed.txt
cat renamed.txt
rm renamed.txt
ls
cd ..
rm -r test

🧪 測試腳本

項目中提供了 test.md 文件，里面包含了完整的測試命令集，建議你在終端中逐步運行測試命令以驗證所有功能是否正常。

🧱 數據持久化機制

項目使用了內存中的虛擬文件系統（VFS），并通過以下方式持久化：

文件內容保存在 storage/files/ 目錄下，使用 UUID 命名；
文件系統結構保存在 vfs_data.json 中，每次操作后會自動保存。

📁 項目結構說明

nodejs模擬Linux環境/
├── index.js                  # 主程序入口
├── shell.js                  # 命令處理核心邏輯
├── commands/                 # 各命令的實現
├── vfs.js                    # 虛擬文件系統核心
├── storage.js                # 文件系統結構的持久化
├── fileStorage.js            # 文件內容的持久化
├── utils.js                  # 工具函數（如引號解析）
├── test.md                   # 測試命令列表
├── README.md                 # 本文件
└── package.json              # 項目依賴配置

? 項目特點

🧠 使用純 Node.js 實現，無需依賴外部庫（除 uuid）；
💾 支持數據持久化，重啟后可恢復文件系統狀態；
📚 支持大多數常見 Linux 命令；
🛠? 結構清晰，便于擴展新命令或修改現有邏輯；
🧪 提供完整測試用例，方便驗證功能。

📎 擴展建議

你可以根據需要擴展以下功能：

添加新的命令（如 chmod, chmod, grep -r）；
支持管道（|）和重定向（>>, <）；
支持用戶權限管理；
添加命令自動補全；
添加圖形化界面（Electron）；
支持多用戶系統。

源碼下載

Node.js 模擬 Linux 環境

核心代碼

tool/index.js

// index.js
const readline = require('readline');
const { processCommand } = require('./shell');
const { loadHistory, saveHistory } = require('./historyStorage');const rl = readline.createInterface({input: process.stdin,output: process.stdout,prompt: 'simu-shell:~$ ',
});// 啟動時清屏
process.stdout.write('\x1B[2J\x1B[0f');rl.history = loadHistory();
rl.historySize = 100;rl.prompt();rl.on('line', (line) => {const trimmed = line.trim();processCommand(trimmed, rl, () => {rl.prompt();});
}).on('close', () => {saveHistory(rl.history);console.log('\n退出模擬終端');process.exit(0);
});

tool/vfs.js

// vfs.jsconst path = require('path');const fs = require('./storage').load({'/': {type: 'dir',children: {home: {type: 'dir',children: {user: {type: 'dir',children: {'file.txt': { type: 'file', content: 'Hello World' },'notes.md': { type: 'file', content: '# My Notes' }}}}},bin: {type: 'dir',children: {}}}}
});const storage = require('./storage');// 每次修改后自動保存
function persist() {storage.save(fs);
}// 提供一個統一的寫入接口
function updateFilesystem(mutateFn) {mutateFn(fs);persist();
}function readdir(path, callback) {const parts = path.split('/').filter(p => p !== '');let current = fs['/'];for (let part of parts) {if (current && current.type === 'dir' && current.children[part]) {current = current.children[part];} else {return callback(`找不到目錄: ${path}`);}}callback(null, Object.keys(current.children));
}function chdir(path, currentDir, callback) {const resolvedPath = resolvePath(path, currentDir);const parts = resolvedPath.split('/').filter(p => p !== '');let current = fs['/'];for (let part of parts) {if (current && current.type === 'dir' && current.children[part]) {current = current.children[part];} else {return callback(`找不到目錄: ${resolvedPath}`);}}callback(null, resolvedPath);
}function resolvePath(path, currentDir) {if (path.startsWith('/')) return path;if (currentDir === "/") return normalizePath(`/${path}`);return normalizePath(`${currentDir}/${path}`);
}function normalizePath(inputPath) {// 使用 path.normalize 解析 .. 等相對路徑let normalized = path.normalize(inputPath).replace(/^(\.\.\/|\/)?/, '')  // 移除開頭的 ./ ../ /.replace(/\\/g, '/');          // 統一為正斜杠if (normalized.startsWith("/")) {return normalized;}return '/' + normalized;
}function getNodeByPath(path) {const parts = path.split('/').filter(p => p !== '');let current = fs['/'];for (let part of parts) {if (current && current.type === 'dir' && current.children[part]) {current = current.children[part];} else {return null;}}return current;
}function getDirStats(node) {let totalSize = 0;let latestTime = new Date(node.mtime);function traverse(current) {if (current.type === 'file') {totalSize += current.size;const mtime = new Date(current.mtime);if (mtime > latestTime) latestTime = mtime;} else if (current.type === 'dir') {for (let child of Object.values(current.children)) {traverse(child);}}}traverse(node);return {size: totalSize,mtime: latestTime.toISOString()};
}module.exports = {fs,readdir,chdir,resolvePath,normalizePath,updateFilesystem,getNodeByPath,getDirStats
};

tool/shell.js

// shell.js
const vfs = require('./vfs');
const fs = vfs.fs;const commands = {cat: require('./commands/cat'),cd: require('./commands/cd'),clear: require('./commands/clear'),cp: require('./commands/cp'),echo: require('./commands/echo'),exit: require('./commands/exit'),find: require('./commands/find'),grep: require('./commands/grep'),head: require('./commands/head'),help: require('./commands/help'),history: require('./commands/history'),ll: require('./commands/ll'),ls: require('./commands/ls'),mkdir: require('./commands/mkdir'),mv: require('./commands/mv'),pwd: require('./commands/pwd'),rm: require('./commands/rm'),rmdir: require('./commands/rmdir'),stat: require('./commands/stat'),tail: require('./commands/tail'),touch: require('./commands/touch'),vim: require('./commands/vim'),yum: require('./commands/yum'),zip: require('./commands/zip'),unzip: require('./commands/unzip'),rz: require('./commands/rz'),sz: require('./commands/sz'),
};let currentDir = '/home/user';function processCommand(input, rl, promptCall) {const args = input.trim().split(/\s+/);const cmd = args[0];if (!commands[cmd]) {console.log(`命令未找到: ${cmd}`);promptCall();return;} else if (cmd === 'history') {commands[cmd].execute([], currentDir, rl);promptCall();return;} else if (cmd === 'vim') {commands[cmd].execute(args, currentDir, rl);return;} else if (cmd === 'yum') {commands[cmd].execute(args, currentDir, rl);return;} else if (cmd === 'exit') {commands[cmd].execute(rl);return;}commands[cmd].execute(args, currentDir, (newDir) => {if (newDir) currentDir = newDir;});promptCall();
}module.exports = { processCommand };