Linux中的shell腳本編程——基礎篇

概述：

      shell腳本在Linux系統管理員的運維工作中非常重要。shell腳本能夠幫助我們很方便的管理服務器，因為我們可以指定一個任務計劃，定時的去執行某一個腳本以滿足我們的需求。本篇將從編程基礎、腳本基本格式、變量、運算、條件測試這幾個方面詳細介紹shell腳本編程的基礎內容，也是我們必須要掌握熟練的內容。

一、編程環境

      1.程序：指令+數據

         程序編程的風格有兩種：

             過程式：以指令為中心，數據服務與指令

             對象式：以數據為中心，指令服務于數據

      2.程序的執行方式：

       □計算機：只能識別二進制文件，所以運行的是二進制指令（機器語言）

       □計算機語言：

             低級:  機器語言、匯編語言

             高級:  編譯過程 ：高級語言–>編譯器–>目標代碼，如 c、c++、jave

                     解釋過程： 高級語言–>解釋器–>機器代碼， 如 shell、perl、python

     3.編程的基本概念

       □過程式編程有以下幾個特點：

            順序執行

            循環執行

            選擇執行

       ?shell編程：是一個過程式的解釋器，提供了編程能力，然后解釋執行。

            編程語言的基本結構：

            數據存儲：變量、數組

            表達式: a + b

            語句:if語句

        shell腳本其實就是以一系列命令組合起來的文本文件，這些命令組合起來完成一個或者一項功能。

二、shell腳本基礎

     1.shell腳本是包含一些命令或聲明，并符合一定格式的文本文件

       ?格式要求：程序開頭的環境指定 shebang機制

            #!/bin/bash

            #!/usr/bin/python

            #!/usr/bin/perl

       ?shell腳本的用途有：

            自動化常用命令

            執行系統管理和故障排除

            創建簡單的應用程序

            處理文本或文件

     2.創建shell腳本

       shell腳本通常都是以 .sh 為后綴名的

       ?第一步：使用（vim）文本編輯器來創建文本文件

            ?第一行必須包括shell聲明序列：#!

                  #!/bin/bash

            ?添加注釋

                  注釋以#開頭，后面跟一些相關注釋內容、作者、創建日期或版本等

       ?第二步：運行腳本（相當于開了一個子進程，bash–bash-）

            ?給予執行權限，在命令行上指定腳本的絕對或相對路徑

            ?直接運行解釋器，將腳本作為解釋器程序的參數運行

   □腳本調試

        bash -n /path/to/some_script   檢測腳本中的語法錯誤

       bash -x /path/to/some_script   調試執行

三、shell腳本中的變量

      1.變量：命名的內存空間

         □數據存儲方式：ASCII

             字符：

             數值：整型，浮點型

         ?變量：變量類型及作用

            作用： 1、數據存儲格式

                     2、參與的運算

                     3、表示的數據范圍

            類型： 字符

                    數值：整型、浮點型

      2.編程語言分類

        □強類型：定義變量時必須指定類型、參與運算必須符合類型要求；調用未聲明變量會產生錯誤

              如：java,python

        ?弱類型：無須指定類型，默認均為字符型；參與運算會自動進行隱式類型轉換；變量無須事先定義可直接調用

              如：bash 不支持浮點數

        ?變量命名法則：

               ?不能使程序中的保留字：例如if, for;

               ?只能使用數字、字母及下劃線，且不能以數字開頭

               ?見名知義

               ?統一命名規則：駝峰命名法（多單詞）大駝峰是每個單詞的第一個字母大寫，小駝峰是第一個單詞的字母小寫，后面的單詞大寫  （jave中用的較多）

    3.變量的種類

      根據變量的生效范圍等標準可分為：

         本地變量：生效范圍為當前shell進程；對當前shell之外的其它shell進程，包括當前shell的子shell進程均無效

         環境變量：生效范圍為當前shell進程及其子進程（父進程，和子進程）

         局部變量：生效范圍為當前shell進程中某代碼片斷(通常指函數)

         位置變量：$1, $2, …來表示，用于讓腳本在腳本代碼中調用通過命令行傳遞給它的參數

         特殊變量：$?, $0, $*, $@, $#

四、變量詳述

      1.本地變量

      □變量賦值：name=‘value’，

      ?可以使用引用value:

           (1) 可以是直接字串; name=“root" （定義變量的格式：變量名=變量的值）

           (2) 變量引用：name="$USER" （引用變量時需要加上符號$，）

           (3) 命令引用：name=`COMMAND`, name=$(COMMAND)

      ?變量引用：${name}, $name

            ""：弱引用，其中的變量引用會被替換為變量值

            ''：強引用，其中的變量引用不會被替換為變量值，而保持原字符串

      ?顯示已定義的所有變量：set

      ?刪除變量：unset name

   2.環境變量

      □變量聲明、賦值：

            export name=VALUE

            declare -x name=VALUE

      ?變量引用：$name, ${name} （大括號必要情況系下要添加，為了區分誰是變量）

      ?顯示所有環境變量：

            export

            env

            printenv

      ?刪除：unset name

      ?bash有許多內建的環境變量：PATH, SHELL, USRE,UID, HISTSIZE, HOME, PWD, OLDPWD, HISTFILE, PS1

       注意：環境變量和本地變量都是針對于當前終端有效，一但退出當前終端，再登錄之后，之前定義的環境變量就消失了。

     3.只讀和位置變量

      □只讀變量：只能聲名，但不能修改和刪除（一般針對常量，可以再次聲明為一個環境變量）

            readonly name

            declare -r name       declare -rx name（即是一個常量又是一個環境變量）

      

      ?位置變量：在腳本代碼中調用通過命令行傳遞給腳本的參數

            $1, $2, …：對應第1、第2等參數，shift [n]換位置

            $0: 命令本身

            $*: 傳遞給腳本的所有參數，全部參數合為一個字符串

            $@: 傳遞給腳本的所有參數，每個參數為獨立字符串

            $#: 傳遞給腳本的參數的個數

            $@ $* 只在被雙引號包起來的時候才會有差異

        示例：判斷給出的文件的行數

             linecount="$(wc-l $1| cut -d' ' -f1)"

             echo "$1 has $linecountlines

五、算數運算：

     1.bash中的算術運算:help let

             +, -, *, /, %取模（取余）, **（乘方）

       □實現算術運算：

            (1) let var=算術表達式

            (2) var=$[算術表達式]

            (3) var=$((算術表達式))

            (4) var=$(expr arg1 arg2 arg3 …)

            (5) declare –i var= 數值（提前聲明為數字的整數類型）

            (6) echo ‘算術表達式’ | bc

      ?乘法符號有些場景中需要轉義，如*

      ?bash有內建的隨機數生成器：$RANDOM（1-32767）

            echo $[$RANDOM%50] ：0-49之間隨機數

    2.賦值

       □增強型賦值：

              +=, -=, *=, /=, %=

       ?let varOPERvalue

             例如:let count+=3

             自加3后自賦值

       ?自增，自減：

             let var+=1

             let var++

             let var-=1

             let var–

六、邏輯運算

       true（真）, false（假）

       1, 0

    ?與（&）：

          1 與1 = 1

          1 與0 = 0

          0與1 = 0

          0與0 = 0

    ?或（|）:

          1 或1 = 1

          1 或0 = 1

          0 或1 = 1

          0 或0 = 0

      非：（?。?/span>

          ! 1 = 0

          ! 0 = 1

    ?短路運算：

     短路與（&&）：

          第一個為0，結果必定為0；

          第一個為1，第二個必須要參與運算；

     短路或（||）：

          第一個為1，結果必定為1 ；

          第一個為0，第二個必須要參與運算；

     ?異或：^

          異或的兩個值,相同為假，不同為真

七、聚集命令

     ?有兩種聚集命令的方法：

         ?復合式：date; who | wc -l

              命令會一個接一個地運行

         ?子shell：(date; who | wc -l ) >>/tmp/trace

              所有的輸出都被發送給單個STDOUT和STDER

八、退出狀態

     1.進程使用退出狀態來報告成功或失敗

          0 代表成功，1－255代表失敗 

          $? 變量保存最近的命令退出狀態 （echo $?）存的是最后一條命令的結果，中間即使有錯誤，也不管。 

     ?例如：

          $ping-c1-W1hostdown&>/dev/null

          $echo$?

     2.bash自定義退出狀態碼

         exit [n]：自定義退出狀態碼；（exit退出的是當前shell）

      注意：腳本中一旦遇到exit命令，腳本會立即終止；終止退出狀態取決于exit命令后面的數字

      注意：如果未給腳本指定退出狀態碼，整個腳本的退出狀態碼取決于腳本中執行的最后一條命令的狀態碼

九、條件測試      

     1.□判斷某需求是否滿足，需要由測試機制來實現；

          專用的測試表達式需要由測試命令輔助完成測試過程；

       ?評估布爾聲明，以便用在條件性執行中

             ?若真，則返回0

             ?若假，則返回1

       ?測試命令：

             ?test EXPRESSION

             ?[ EXPRESSION ]

             ?[[ EXPRESSION ]]  特定情況下使用。最穩妥

          注意：EXPRESSION前后必須有空白字符

     2.條件性的執行操作符

       □根據退出狀態而定，命令可以有條件地運行

            ?&& 代表條件性的AND THEN

            ?|| 代表條件性的OR ELSE

       ?例如：

             $grep-qno_such_user/etc/passwd\

             ||echo'Nosuchuser'

             Nosuchuser

             $ping-c1-W2station1&>/dev/null\

             >&&echo"station1isup"\

             >||(echo'station1isunreachable';exit1)

             station1isup

    3.test命令

       □長格式的例子：

             $test"$A"=="$B"&&echo"Stringsareequal"

             $test“$A”-eq“$B”\

             &&echo"Integersareequal"

       ?簡寫格式的例子：

             $["$A"=="$B"]&&echo"Stringsareequal"

             $["$A"-eq"$B"]&&echo"Integersareequal

十、bash的測試類型

   1.數值測試：

             -gt: 是否大于；

             -ge: 是否大于等于；

             -eq: 是否等于；

             -ne: 是否不等于；

             -lt: 是否小于；

             -le: 是否小于等于；

      2.字符串測試：

             ==：是否等于；

              >: ascii碼是否大于ascii碼

              <: 是否小于

             !=: 是否不等于

             =~: 左側字符串是否能夠被右側的PATTERN所匹配

        注意: 此表達式一般用于[[ ]]中；

             -z "STRING"：字符串是否為空，空為真，不空為假

             -n "STRING"：字符串是否不空，不空為真，空為假

        注意：用于字符串比較時的用到的操作數都應該使用引號

   3.文件測試

     □存在性測試

           -a FILE：同-e

           -e FILE: 文件存在性測試，存在為真，否則為假；

     ?存在性及類別測試

           -b FILE：是否存在且為塊設備文件；

           -c FILE：是否存在且為字符設備文件；

           -d FILE：是否存在且為目錄文件；

           -f FILE：是否存在且為普通文件；

           -h FILE 或-L FILE：存在且為符號鏈接文件；

           -p FILE：是否存在且為命名管道文件；

           -S FILE：是否存在且為套接字文件；

     4.文件權限測試

     □文件權限測試：

          -r FILE：是否存在且可讀

          -w FILE: 是否存在且可寫

          -x FILE: 是否存在且可執行

     ?文件特殊權限測試：

          -g FILE：是否存在且擁有sgid權限；

          -u FILE：是否存在且擁有suid權限；

          -k FILE：是否存在且擁有sticky權限；

     5.文件大小測試

   □文件大小測試：

          -s FILE: 是否存在且非空；

     ?文件是否打開：

          -t fd: fd表示文件描述符是否已經打開且與某終端相關

          -N FILE：文件自動上一次被讀取之后是否被修改過

          -O FILE：當前有效用戶是否為文件屬主

          -G FILE：當前有效用戶是否為文件屬組

     6.雙目測試：

          FILE1 -efFILE2: FILE1與FILE2是否指向同一個設備上的相同inode

          FILE1 -ntFILE2: FILE1是否新于FILE2；（修改時間）

          FILE1 -otFILE2: FILE1是否舊于FILE2；

   7.組合測試條件

    □第一種方式：

          COMMAND1 && COMMAND2 并且

          COMMAND1 || COMMAND2 或者

          ! COMMAND 非

             如：[ -e FILE ] && [ -r FILE ]

    ?第二種方式：

          EXPRESSION1 -a EXPRESSION2 并且

          EXPRESSION1 -o EXPRESSION2 或者

          ! EXPRESSION

     必須使用測試命令進行；

          # [ -z “$HOSTNAME” -o $HOSTNAME "==\

          "localhost.localdomain" ] && hostname www.magedu.com

          # [ -f /bin/cat -a -x /bin/cat ] && cat /etc/fstab

        

練習：

    1、編寫腳本/root/bin/systeminfo.sh,顯示當前主機系統信息，包括主機名，IPv4地址，操作系統版本，內核版本，CPU型號，內存大小，硬盤大小。

    2、編寫腳本/root/bin/backup.sh，可實現每日將/etc/目錄備份到/root/etcYYYY-mm-dd中

    3、編寫腳本/root/bin/disk.sh,顯示當前硬盤分區中空間利用率最大的值

    4、編寫腳本/root/bin/links.sh,顯示正連接本主機的每個遠程主機的IPv4地址和連接數，并按連接數從大到小排序

    5、寫一個腳本/root/bin/sumid.sh，計算/etc/passwd文件中的第10個用戶和第20用戶的ID之和

    6、寫一個腳本/root/bin/sumspace.sh，傳遞兩個文件路徑作為參數給腳本，計算這兩個文件中所有空白行之和

    7、寫一個腳本/root/bin/sumfile.sh,統計/etc, /var, /usr目錄中共有多少個一級子目錄和文件

    8、寫一個腳本/root/bin/argsnum.sh，接受一個文件路徑作為參數；如果參數個數小于1，則提示用戶“至少應該給一個參數”，并立即退出；如果參數個數不小于1，則顯示第一個參數所指向的文件中的空白行數

    9、寫一個腳本/root/bin/hostping.sh，接受一個主機的IPv4地址做為參數，測試是否可連通。如果能ping通，則提示用戶“該IP地址可訪問”；如果不可ping通，則提示用戶“該IP地址不可訪問”

   10、chmod -rw /tmp/file1，編寫腳本/root/bin/per.sh,判斷當前用戶對/tmp/fiile1文件是否不可讀且不可寫

   11、編寫腳本/root/bin/nologin.sh和login.sh,實現禁止和充許普通用戶登錄系統。

    12、寫一個腳本/root/bin/hostping.sh，接受一個主機的IPv4地址做為參數，先判斷是否合格IP，否，提示IP格式不合法，并退出，是，測試是否可連通。如果能ping通，則提示用戶“該IP地址可訪問”；如果不可ping通，則提示用戶“該IP地址不可訪問”

    13、計算1+2+3+4+…+100的值

    14、計算從腳本的第一個參數A開始，到第二個參數B的所有數字的總和，判斷B是否大于A，是計算，否提示錯誤并退出。