Shell脚本编程

Shell脚本基础

1. 什么是Shell脚本

Shell脚本概念

# Shell脚本是包含Shell命令的文本文件
# 可以自动化执行系统管理任务
# 支持变量、条件判断、循环等编程结构

第一个Shell脚本

#!/bin/bash
# 这是一个简单的Shell脚本

echo "Hello, World!"
echo "当前时间: $(date)"
echo "当前用户: $(whoami)"
echo "当前目录: $(pwd)"

脚本执行方式

# 方式1：直接执行
chmod +x script.sh
./script.sh

# 方式2：使用bash执行
bash script.sh

# 方式3：使用source执行
source script.sh
# 或
. script.sh

2. Shebang行

常用Shebang

#!/bin/bash                   # 使用bash解释器
#!/bin/sh                     # 使用sh解释器
#!/usr/bin/env bash           # 使用env查找bash
#!/usr/bin/env python3        # Python脚本
#!/usr/bin/env node           # Node.js脚本

变量和参数

1. 变量定义和使用

变量定义

#!/bin/bash

# 定义变量 (注意等号两边不能有空格)
name="张三"
age=25
city="北京"

# 使用变量
echo "姓名: $name"
echo "年龄: $age"
echo "城市: ${city}"           # 推荐使用花括号

# 只读变量
readonly PI=3.14159
# PI=3.14                     # 这会报错

# 删除变量
unset age

变量类型

#!/bin/bash

# 字符串变量
str1="Hello World"
str2='Single quotes'
str3="包含变量: $str1"

# 数组变量
fruits=("苹果" "香蕉" "橙子")
echo "第一个水果: ${fruits[0]}"
echo "所有水果: ${fruits[@]}"
echo "数组长度: ${#fruits[@]}"

# 环境变量
export MY_VAR="这是环境变量"

2. 特殊变量

位置参数

#!/bin/bash
# 脚本名: params.sh

echo "脚本名: $0"
echo "第一个参数: $1"
echo "第二个参数: $2"
echo "第三个参数: $3"
echo "所有参数: $@"
echo "参数个数: $#"
echo "所有参数 (作为一个字符串): $*"

# 使用: ./params.sh arg1 arg2 arg3

特殊变量

#!/bin/bash

echo "当前进程ID: $$"
echo "上一个命令的退出状态: $?"
echo "后台运行的最后一个进程ID: $!"

# 命令执行状态
ls /nonexistent 2>/dev/null
if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "命令执行成功"
else
    echo "命令执行失败"
fi

3. 变量操作

字符串操作

#!/bin/bash

str="Hello World Linux"

# 字符串长度
echo "字符串长度: ${#str}"

# 字符串截取
echo "从位置6开始: ${str:6}"
echo "从位置6开始，取5个字符: ${str:6:5}"

# 字符串替换
echo "替换第一个: ${str/o/O}"      # Hello WOrld Linux
echo "替换所有: ${str//o/O}"       # HellO WOrld Linux

# 字符串删除
echo "删除最短匹配: ${str#*o}"     # llo World Linux
echo "删除最长匹配: ${str##*o}"    # rld Linux
echo "从尾部删除最短: ${str%o*}"   # Hello World Lin
echo "从尾部删除最长: ${str%%o*}"  # Hell

变量默认值

#!/bin/bash

# 变量默认值设置
echo "USER变量: ${USER:-默认用户}"
echo "TEMP变量: ${TEMP:=临时目录}"

# 检查变量是否设置
echo "HOME变量: ${HOME:?HOME变量未设置}"

# 变量存在时使用替代值
echo "PATH存在时显示: ${PATH:+PATH已设置}"

条件判断

1. test命令和[]

文件测试

#!/bin/bash

file="/etc/passwd"

# 文件存在性测试
if [ -e "$file" ]; then
    echo "文件存在"
fi

if [ -f "$file" ]; then
    echo "是普通文件"
fi

if [ -d "/etc" ]; then
    echo "/etc是目录"
fi

if [ -r "$file" ]; then
    echo "文件可读"
fi

if [ -w "$file" ]; then
    echo "文件可写"
fi

if [ -x "/bin/ls" ]; then
    echo "/bin/ls可执行"
fi

字符串测试

#!/bin/bash

str1="hello"
str2="world"
str3=""

# 字符串比较
if [ "$str1" = "$str2" ]; then
    echo "字符串相等"
else
    echo "字符串不相等"
fi

# 字符串长度测试
if [ -z "$str3" ]; then
    echo "字符串为空"
fi

if [ -n "$str1" ]; then
    echo "字符串不为空"
fi

# 字符串包含 (需要使用[[ ]])
if [[ "$str1" == *"ell"* ]]; then
    echo "str1包含ell"
fi

数值比较

#!/bin/bash

num1=10
num2=20

if [ "$num1" -eq "$num2" ]; then
    echo "数值相等"
elif [ "$num1" -lt "$num2" ]; then
    echo "num1小于num2"
elif [ "$num1" -gt "$num2" ]; then
    echo "num1大于num2"
fi

# 数值比较操作符
# -eq  等于
# -ne  不等于
# -lt  小于
# -le  小于等于
# -gt  大于
# -ge  大于等于

2. if语句

if-else结构

#!/bin/bash

read -p "请输入一个数字: " number

if [ "$number" -gt 0 ]; then
    echo "正数"
elif [ "$number" -lt 0 ]; then
    echo "负数"
else
    echo "零"
fi

复合条件

#!/bin/bash

age=25
gender="male"

# 逻辑与 (&&)
if [ "$age" -ge 18 ] && [ "$gender" = "male" ]; then
    echo "成年男性"
fi

# 逻辑或 (||)
if [ "$age" -lt 18 ] || [ "$age" -gt 65 ]; then
    echo "非工作年龄"
fi

# 使用[[ ]]的复合条件
if [[ $age -ge 18 && $gender == "male" ]]; then
    echo "成年男性 (使用[[ ]])"
fi

3. case语句

case结构

#!/bin/bash

read -p "请选择操作 (start/stop/restart/status): " action

case $action in
    start)
        echo "启动服务..."
        ;;
    stop)
        echo "停止服务..."
        ;;
    restart)
        echo "重启服务..."
        ;;
    status)
        echo "查看状态..."
        ;;
    *)
        echo "无效选项"
        exit 1
        ;;
esac

模式匹配

#!/bin/bash

read -p "请输入文件名: " filename

case $filename in
    *.txt)
        echo "文本文件"
        ;;
    *.jpg|*.png|*.gif)
        echo "图片文件"
        ;;
    *.sh)
        echo "Shell脚本"
        ;;
    [Mm]akefile)
        echo "Makefile"
        ;;
    *)
        echo "未知文件类型"
        ;;
esac

循环结构

1. for循环

基本for循环

#!/bin/bash

# 遍历列表
for fruit in apple banana orange; do
    echo "水果: $fruit"
done

# 遍历数组
fruits=("苹果" "香蕉" "橙子")
for fruit in "${fruits[@]}"; do
    echo "水果: $fruit"
done

# 遍历文件
for file in *.txt; do
    if [ -f "$file" ]; then
        echo "处理文件: $file"
    fi
done

C风格for循环

#!/bin/bash

# C风格循环
for ((i=1; i<=10; i++)); do
    echo "数字: $i"
done

# 计算1到100的和
sum=0
for ((i=1; i<=100; i++)); do
    sum=$((sum + i))
done
echo "1到100的和: $sum"

遍历命令输出

#!/bin/bash

# 遍历用户列表
for user in $(cut -d: -f1 /etc/passwd); do
    echo "用户: $user"
done

# 遍历目录
for dir in $(ls -d */); do
    echo "目录: $dir"
done

2. while循环

while循环基础

#!/bin/bash

# 基本while循环
count=1
while [ $count -le 5 ]; do
    echo "计数: $count"
    count=$((count + 1))
done

# 读取文件内容
while read line; do
    echo "行内容: $line"
done < /etc/passwd

无限循环

#!/bin/bash

# 无限循环
while true; do
    echo "按Ctrl+C退出"
    sleep 1
done

# 或使用while :
while :; do
    echo "无限循环"
    sleep 1
done

3. until循环

until循环

#!/bin/bash

# until循环 (条件为假时执行)
count=1
until [ $count -gt 5 ]; do
    echo "计数: $count"
    count=$((count + 1))
done

4. 循环控制

break和continue

#!/bin/bash

# break示例
for i in {1..10}; do
    if [ $i -eq 6 ]; then
        break
    fi
    echo "数字: $i"
done

# continue示例
for i in {1..10}; do
    if [ $((i % 2)) -eq 0 ]; then
        continue
    fi
    echo "奇数: $i"
done

函数

1. 函数定义和调用

基本函数

#!/bin/bash

# 函数定义方式1
function greet() {
    echo "Hello, $1!"
}

# 函数定义方式2
say_goodbye() {
    echo "Goodbye, $1!"
}

# 函数调用
greet "World"
say_goodbye "Linux"

函数参数和返回值

#!/bin/bash

# 带参数的函数
add_numbers() {
    local num1=$1
    local num2=$2
    local result=$((num1 + num2))
    echo $result
}

# 带返回值的函数
is_even() {
    local number=$1
    if [ $((number % 2)) -eq 0 ]; then
        return 0  # 真
    else
        return 1  # 假
    fi
}

# 使用函数
result=$(add_numbers 10 20)
echo "10 + 20 = $result"

if is_even 4; then
    echo "4是偶数"
fi

2. 局部变量和全局变量

变量作用域

#!/bin/bash

global_var="全局变量"

test_scope() {
    local local_var="局部变量"
    global_var="修改后的全局变量"
    
    echo "函数内部:"
    echo "  局部变量: $local_var"
    echo "  全局变量: $global_var"
}

echo "函数调用前: $global_var"
test_scope
echo "函数调用后: $global_var"
# echo "局部变量: $local_var"  # 这会报错，局部变量不可访问

输入输出

1. 用户输入

read命令

#!/bin/bash

# 基本输入
read -p "请输入您的姓名: " name
echo "您好, $name!"

# 隐藏输入 (密码)
read -s -p "请输入密码: " password
echo
echo "密码已设置"

# 设置超时
if read -t 10 -p "请在10秒内输入 (超时自动继续): " input; then
    echo "您输入了: $input"
else
    echo "输入超时"
fi

# 限制输入字符数
read -n 1 -p "按任意键继续..." key
echo

2. 输出重定向

重定向操作

#!/bin/bash

# 输出重定向
echo "写入文件" > output.txt
echo "追加内容" >> output.txt

# 错误重定向
ls /nonexistent 2> error.log
ls /nonexistent 2>> error.log

# 同时重定向标准输出和错误输出
command > output.log 2>&1
command &> output.log

# 丢弃输出
command > /dev/null 2>&1

3. 管道和过滤

管道使用

#!/bin/bash

# 管道示例
ps aux | grep nginx | awk '{print $2}'

# 统计文件行数
cat /etc/passwd | wc -l

# 排序和去重
cat file.txt | sort | uniq

# 查找最大的文件
ls -la | sort -k5 -nr | head -5

实用脚本示例

1. 系统监控脚本

系统信息收集

#!/bin/bash

# 系统监控脚本
echo "=== 系统监控报告 ==="
echo "生成时间: $(date)"
echo

echo "=== 系统信息 ==="
echo "主机名: $(hostname)"
echo "内核版本: $(uname -r)"
echo "系统负载: $(uptime | awk -F'load average:' '{print $2}')"
echo

echo "=== 内存使用 ==="
free -h

echo
echo "=== 磁盘使用 ==="
df -h

echo
echo "=== CPU使用率最高的进程 ==="
ps aux --sort=-%cpu | head -6

echo
echo "=== 内存使用率最高的进程 ==="
ps aux --sort=-%mem | head -6

2. 备份脚本

自动备份脚本

#!/bin/bash

# 备份脚本
SOURCE_DIR="/home/user/documents"
BACKUP_DIR="/backup"
DATE=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
BACKUP_FILE="backup_$DATE.tar.gz"

# 检查源目录
if [ ! -d "$SOURCE_DIR" ]; then
    echo "错误: 源目录 $SOURCE_DIR 不存在"
    exit 1
fi

# 创建备份目录
mkdir -p "$BACKUP_DIR"

# 执行备份
echo "开始备份 $SOURCE_DIR..."
tar -czf "$BACKUP_DIR/$BACKUP_FILE" -C "$(dirname "$SOURCE_DIR")" "$(basename "$SOURCE_DIR")"

if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "备份成功: $BACKUP_DIR/$BACKUP_FILE"
    
    # 删除7天前的备份
    find "$BACKUP_DIR" -name "backup_*.tar.gz" -mtime +7 -delete
    echo "已清理7天前的备份文件"
else
    echo "备份失败"
    exit 1
fi

3. 日志分析脚本

访问日志分析

#!/bin/bash

# 日志分析脚本
LOG_FILE="/var/log/nginx/access.log"

if [ ! -f "$LOG_FILE" ]; then
    echo "日志文件不存在: $LOG_FILE"
    exit 1
fi

echo "=== Nginx访问日志分析 ==="
echo "分析文件: $LOG_FILE"
echo "分析时间: $(date)"
echo

echo "=== 总访问量 ==="
total_requests=$(wc -l < "$LOG_FILE")
echo "总请求数: $total_requests"

echo
echo "=== 状态码统计 ==="
awk '{print $9}' "$LOG_FILE" | sort | uniq -c | sort -nr

echo
echo "=== 访问量最高的IP ==="
awk '{print $1}' "$LOG_FILE" | sort | uniq -c | sort -nr | head -10

echo
echo "=== 访问量最高的页面 ==="
awk '{print $7}' "$LOG_FILE" | sort | uniq -c | sort -nr | head -10

调试和错误处理

1. 脚本调试

调试选项

#!/bin/bash

# 启用调试模式
set -x    # 显示执行的命令
set -e    # 遇到错误立即退出
set -u    # 使用未定义变量时报错

# 或在脚本开头使用
#!/bin/bash -x

# 调试特定部分
set -x
echo "这部分会显示调试信息"
set +x
echo "这部分不显示调试信息"

2. 错误处理

错误处理机制

#!/bin/bash

# 错误处理函数
error_exit() {
    echo "错误: $1" >&2
    exit 1
}

# 检查命令执行结果
backup_files() {
    cp important_file.txt backup/ || error_exit "备份失败"
    echo "备份成功"
}

# 使用trap捕获信号
cleanup() {
    echo "清理临时文件..."
    rm -f /tmp/temp_file
}

trap cleanup EXIT

# 脚本主体
echo "开始执行脚本..."
backup_files
echo "脚本执行完成"

总结

Shell脚本编程要点：

基础语法：掌握变量、条件判断、循环结构
函数使用：编写可重用的函数模块
输入输出：处理用户输入和文件操作
错误处理：实现健壮的错误处理机制
实际应用：编写系统监控、备份等实用脚本

下一课预告

在下一课中，我们将学习Web服务器配置，包括：

Apache服务器配置
Nginx服务器配置
SSL证书配置
虚拟主机设置

💡 小贴士：Shell脚本是Linux系统管理的重要工具。建议从简单脚本开始练习，逐步掌握复杂的编程结构，多写多练才能熟练掌握。

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标签

Shell脚本编程

Shell脚本基础

1. 什么是Shell脚本

Shell脚本概念

第一个Shell脚本

脚本执行方式

2. Shebang行

常用Shebang

变量和参数

1. 变量定义和使用

变量定义

变量类型

2. 特殊变量

位置参数

特殊变量

3. 变量操作

字符串操作

变量默认值

条件判断

1. test命令和[]

文件测试

字符串测试

数值比较

2. if语句

if-else结构

复合条件

3. case语句

case结构

模式匹配

循环结构

1. for循环

基本for循环

C风格for循环

遍历命令输出

2. while循环

while循环基础

无限循环

3. until循环

until循环

4. 循环控制

break和continue

函数

1. 函数定义和调用

基本函数

函数参数和返回值

2. 局部变量和全局变量

变量作用域

输入输出

1. 用户输入

read命令

2. 输出重定向

重定向操作

3. 管道和过滤

管道使用

实用脚本示例

1. 系统监控脚本

系统信息收集

2. 备份脚本

自动备份脚本

3. 日志分析脚本

访问日志分析

调试和错误处理

1. 脚本调试

调试选项

2. 错误处理

错误处理机制

总结

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