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精讲shell基础以及如何高效的学习shell编程

2017-11-27 1605
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简介：

1、前言

1.1 为什么学习shell编程

Shell脚本语言是实现Linux/UNIX系统管理及自动化运维所必备的重要工具，Linux/UNIX系统的底层及基础应用软件的核心大部分涉及Shell脚本的内容。每一个合格的Linux系统管理员或运维工程师，都需要熟练的编写Shell脚本语言，并能够阅读系统及各类软件附带的Shell脚本内容。只有这样才能提升运维人员的工作效率，适应日益复杂的工作环境，减少不必要的重复工作，从而为个人的职场发展奠定较好的基础

1.2 学好Shell编程所需的基础知识

  • 能够熟练使用vim编辑器，熟悉SSH终端

  • 有一定的Linux命令基础，至少需要掌握80个以上Linux常用命令，并能够熟练使用它

  • 要熟练掌握Linux正则表达式及三剑客命令（grep,sed,awk）

1.3 如何学好Shel编程

  • 学好Shel编程的核心：多练-->多思考-->再练-->再思考，坚持如此循环即可！

  • 新手大忌：不可拿来主义，可以模仿，但是要自己嚼烂了吃下去，否则会闹肚子

  • 格言：你觉得会了并不一定会了，你认为对的并不一定对的

大家要勤动手，自行完成学习笔记和代码的书写。通过每一个小目标培养自己的兴趣以及成就感


2、Shell脚本入门

2.1 什么是Shell

  • Shell是一个命令解释器，它在操作系统的最外层，负责直接与用户对话

    把用户的输入解释给操作系统，并处理各种各样的操作系统的输出结果，输出屏幕返回给用户

  • 这种对话方式可以是：
    1）交互的方式：从键盘输入命令，通过/bin/bash的解释器，可以立即得到shell的回应
    2）非交互的方式：脚本

下图黄色部分就是命令解释器shell


Shell的英文意思是贝壳的意思，命令解释器Shell像一个贝壳一样包住系统核心

Shell执行命令分为两种方式：

  • 内置命令：

    如讲过的cd，pwd，exit和echo等命令

    当用户登录系统后，shell以及内置命令就被系统载入内存，并且一直运行


  • 一般命令：如ls，磁盘上的程序文件-->调入-->执行命令

2.2 什么是Shell 脚本

当linux命令或语句不在命令行下执行（严格说，命令行也是shell）

而是通过一个程序文件执行时，该程序就被称为Shell脚本或Shell程序
用户可以在Shell脚本中敲入一系列的命令及语句组合；这些命令

变量和流程控制语句等有机的结合起来就形成一个功能强大的Shell脚本

首先先带领大家写一个清空/var/log/messages日志的脚本

我们需要先想明白几个问题：
1）日志文件在哪？
/var/log/messages
2）用什么命令可以清空文件？
> 重定向
3）写一个简单的shell脚本

#! /bin/bash

cd /var/log/

>messages

4）怎样执行脚本？
# sh /server/scripts/log.sh

有没有考虑到：

  • 有没有脚本放在统一的目录

/server/scripts目录下

  • 权限：用哪个用户执行文件

需要对用户做判断

  • 清空错文件怎么办，该如何办？

  • 错误提示：有没有成功知不知道？

  • 脚本的通用性

小结：

  • Shell就是命令解释器。==>翻译官

  • Shell脚本==>命令放在脚本里


3、Shell脚本的建立和执行

3.1 Shell脚本的建立

推荐使用vim编辑器编辑脚本，可以事先做个别名

# echo "alias vi=vim">>/etc/profile
# source /etc/profile

3.1.1脚本开头第一行

规范的Shell脚本第一行会指出由哪个程序（解释器）来执行脚本中的内容

在linux bash编程中一般为：

#!/bin/bash或#!/bin/sh

其中开头的“#！”又称为幻数，在执行Shell脚本的时候

内核会根据“#！”后的解释器来确定哪个程序解释脚本中的内容

注意：这一行必须在每个脚本顶端的第一行，如果不是第一行则为脚本注释行

3.1.2 sh和bash的区别

# ll /bin/shlrwxrwxrwx. 1 root root 4 Dec 23 20:25 /bin/sh -> bash
# sh是bash的软链接，推荐标准写法#!/bin/bash

可以看一下系统自带的脚本的写法

head -1 /etc/init.d/*

3.1.3 脚本注释

在Shell脚本中，跟在#后面的内容表示注释。注释部分不会被执行，仅给人看

注释可以自成一行，也可以跟在命令后面，与命令同行。要养成写注释的习惯，方便自己与他人

最好不用中文注释，因为在不同字符集的系统会出现乱码

3.2 Shell脚本的执行

3.2.1 Shell脚本执行的几种方式

1）bash scripts-name或sh script-name(推荐使用)

这种方法是当脚本本身没有可执行权限时常使用的方法

2）path /script-name 或./scripts-name(全路径或当前路径执行脚本)
这种方法首先需要给脚本文件可执行权限

3）source scripts-name或. scripts-name #注意“.”点号，且点号后有空格
source 或.在执行这个脚本的同时，可以将脚本中的函数和变量加载到当前shell

3.3 Shell脚本开发的规范和习惯

1）开头指定脚本解释器
2）开头加版本版权等信息，可配置～/.vimrc文件自动添加
3）脚本不要用中文注释，尽量用英文注释
4）脚本以.sh为扩展名
5）放在统一的目录
6）代码书写优秀习惯

a，成对的内容一次性写出来，防止遗漏，如[],'',""等
b，[]两端要有空格，先输入[]退格，输入2个空格，再退格写
c，流程控制语句一次书写完，再添加内容

if 条件
    then
      内容
fi

d，通过缩进让代码易读
e，脚本中的引号都是英文状态下的引号，其他字符也是英文状态

好的习惯可以让我们避免很多不必要的麻烦，提高工作效率


4、Shell环境变量

4.1 什么是变量

变量就是用一个固定的字符串（也可能是字符数字等的组合），替代更多更复杂的内容

这个内容里可能还会包含变量和路径，字符串等其他内容。变量的定义是存在内存中

x=1
y=2

4.2 变量类型

变量分为两类：
1）环境变量（也可称为全局变量）

可以在创建他们的Shell及派生出来的子shell中使用

环境变量又可以分为自定义环境变量和bash内置的环境变量

2）局部变量（普通变量）：

只能在创建他们的shell函数或shell脚本中使用，还记得前面的$user?我们创建的一般都是普通变量

4.2.1 环境变量

  • 环境变量用于定义Shell的运行环境，保证Shell命令的正确执行，Shell通过环境变量来确定登录用户名，命令路径，终端类型，登录目录等，所有的环境变量都是全局变量，可用于所有子进程中

    包括编辑器，shell脚本和各类应用。但crond计划任务除外，还需要重新定义环境变量

  • 环境变量可以在命令行中设置，但用户退出时这些变量值也会丢失，因此最好在用户家目录下的

    .bash_profile文件中或全局配置/etc/bashrc,/etc/profile文件或者/etc/profile.d/目录中定义

    将环境变量放入profile文件中，每次用户登录时这些变量值都将被初始化

  • 通常，所有环境变量均为大写。环境变量应用于用户进程前，都应该用export命令导出

    例如：export chensiqi=1

  • 有一些环境变量，如HOME，PATH，SHELL，UID，USER等，在用户登录前就已被/bin/login

    程序设置好了。通常环境变量定义并保存在用户家目录下的.bash_profile或/etc/profile文件中

4.2.1 局部变量

定义局部变量

局部变量在用户当前的shell生存期的脚本中使用。例如，局部变量test取值为test18

这个值只在用户当前shell生存期中有意义。如果在shell中启动另一个进程或退出，局部变量test值将无效

普通字符串变量定义

变量名=value
变量名=‘value’
变量名=“value”

shell中变量名及变量内容的要求

  • 一般是字母，数字，下划线组成，且以字母开头

    变量的内容，可以使用单引号或双引号印起来，或不加引号

  • 虽然变量可以以下划线开头，但类似这种变量都是比较特殊的，都是系统自己用的。我们尽量少用

小结：

1）CMD=ls的ls两侧的符号是键盘tab键上面的，不是单引号
2）在变量名前加$,可以取得此变量的值，使用echo或printf命令可以显示变量的值

    $A和$(A)写法不同，效果一样，推荐后面的写法
3）${WEEK}DAY若变量和其他字符组成新的变量就必须给变量加上大括号{}.
4）养成将所有字符串变量用双引号括起来使用的习惯，减少编程遇到的怪异错误。“$A”和“${A}”

4.3 变量名及变量内容定义小结

  1. 变量名只能由字母，数字，下划线组成，且以字母开头

  2. 规范的变量名写法定义：见名知意
    a，testAge=1 <==每个单词首字母大写
    b，test_age=1 <==每个单词之间用“-”
    c，testAgeSex=1 <==驼峰语法：首个单词字母小写，其余单词首字母大写

  3. =号的知识，a=1中的等号是赋值的意思，比较是不是相等为“==”

  4. 打印变量，变量名前接$符号，变量名后接字符的时候，要用大括号括起来

注意：

  1. 变量内容引用方法，一般为双引号，简单连续字符可以不加引号，希望原样输出，使用单引号

  2. 变量内容是命令，要用反引号``或者$()把变量括起来使用


5、Shell特殊变量

5.1 位置变量

$0 获取当前执行的shell脚本的文件名，如果执行脚本带路径那么就包括脚本路径

$n 获取当前执行的shell脚本的第n个参数值，n=1..9,当n为0时
   表示脚本的文件名，如果n大于9用大括号括起来{10},参数以空格隔开
   
$# 获取当前执行的shell脚本后面接的参数的总个数
$0 获取当前执行的shell脚本的文件名，包括路径

5.2 进程状态变量

$? 获取执行上一个指令的返回值（0为成功，非零为失败）

5.2.1 $?测试

# echo $?
0
# cd /rrr
-bash: cd: /rrr: No such file or directory
# echo $?
1

$? 返回值参考
0  表示运行成功
2  权限拒绝
1～125 表示运行失败，脚本命令，系统命令错误或参数传递错误
126 找到该命令，但无法执行
127 未找到要运行的命令
128 命令被系统强制结束

生产环境：
1）用于判断命令，脚本或函数等程序是否执行成功
2）若在脚本中调用执行“exit数字”，则会返回这个数字给“$?”变量
3）如果在函数中使用“return 数字”，则会以函数返回值的形式传给“$?”


6、变量的数值计算

6.1 (())用法（常用于简单的整数运算）

算数运算符号

wKiom1kZQtGgeh_0AAAyLL93HLU772.png-wh_50

# ((a=1+2**3-4%3))使用方法：

# echo $a
8
# b=$((1+2**3-4%3))
# echo $b
8
# echo $((1+2**3-4%3))
8

小结：
1）“(())”在命令行执行时不需要$符号，但是输出需要$符号
2）“(())”里所有字符之间有无或多个空格没有任何影响

6.2 $[]的用法

# echo $[2+3]
5
# echo $[2*3]
6


7、脚本中定义变量

7.1 脚本中直接赋值

# cat test.sh 
#!/bin/env bash

a=6
b=2
echo "a-b =$(($a - $b))"
echo "a+b =$(($a + $b))"
echo "a*b =$(($a * $b))"
echo "a/b =$(($a / $b))"
echo "a**b =$(($a ** $b))"
echo "a%b =$(($a % $b))"

7.2 命令行传参

# cat test.sh 
#!/bin/env bash

a=$1   #不需要把后面的$a,$b都改
b=$2
echo "a-b =$(($a - $b))"
echo "a+b =$(($a + $b))"
echo "a*b =$(($a * $b))"
echo "a/b =$(($a / $b))"
echo "a**b =$(($a ** $b))"
echo "a%b =$(($a % $b))"


8、条件测试

什么是条件测试呢？
简单理解，判断某些条件是否成立，成立执行一种命令，不成立执行另外一种命令

8.1 条件测试语法

格式：[ <测试表达式> ] 大家要掌握着一种，注意测试表达式两边要留空格

8.2 测试表达式

好习惯：先敲一对[],然后退格输入2个空格[],最后再回退一个空格开始输入[ -f file ]

# [ -f /etc/hosts ] && echo 1 || echo
1
# [ -f /etc/hosts1 ] && echo 1 || echo 0
0
# [ ! -f /etc/hosts1 ] && echo 1 || echo 0
1

# 在做测试判断时，不一定用上面的方法，用下面的写一半方法更简洁
# [ -f /etc/hosts ] && echo 1
1
# [ -f /etc/hosts1 ] || echo 0
0

# 系统脚本
# vi /etc/init.d/nfs
....
[ -x /usr/sbin/rpc.nfsd ] || exit 5
[ -x /usr/sbin/rpc.mountd ] || exit 5
[ -x /usr/sbin/exportfs ] || exit 5

8.3 常用文件测试操作符号

wKioL1kZQxvhdldWAABr87ng0CM747.png-wh_50

8.4 字符串测试操作符

比较两个字符串是否相同，字符串长度是否为零，字符串是否为NULL。Bash区分零长度字符串和空字符串

|常用字符串测试操作符|说明|
|--|--|
|-z "字符串"|若串长度为0则真，-z理解为zero|
|-n “字符串”|若串长度不为0则真，-n理解为no zero|
|“串1”=“串2”|若串1等于串2则真，可以使用“==”代替“=”|
|“串1”!="串2"|若串1不等于串2则真，但不能使用“!==”代替“!=”|

特别注意，以上表格中的字符串测试操作符号务必要用“”引起来

[ -z "$string"]字符串比较，比较符号两端最好有空格，参考系统脚本

[ "$password" = "john" ]

提示：
[,"password",=,"join",]之间必须存在空格

8.5 整数二元比较操作符

wKiom1kZQ0aT9Q9IAAAfmJK0EfY124.png-wh_50

8.6 逻辑操作符在[]中可以用>和<，但需要用\转义，虽然不报错，但结果不对。但还是不要混用！

wKiom1kZQ23iuWE7AAASCjQ2wJI641.png-wh_50

小结：
1）多个[]之间的逻辑操作符是&&或||
2）&&前面成功执行后面
3）||前面不成功执行后面


9、if条件语句

9.1 if单分支条件语句

if [ 条件 ]
    then
        指令
fi
或
if [ 条件 ]；then
    指令
fi

提示：分号相当于命令换行，上面两种语法等同

9.2 if 双分支条件语句

if [ 条件 ]
    then
        指令
    else
        指令
fi

9.3 多分支if语句

if [ 条件1 ]；then

    指令1

elif [ 条件2 ]；then

    指令2

elif [ 条件3 ]；then

    指令3

elif [ 条件4 ]；then

    指令4

else

    指令n

fi


10、case 结构条件句

10.1 case结构条件句语法

case "字符串变量" in
    值1）
        指令1
        ;;
    值2）
        指令2
        ;;
    *)
        指令
esac

注意：case语句相当于一个if的多分支结构语句

case 语句小结：
1）case语句就相当于多分支的if语句。case语句的优势是更规范，易读
2）case语句适合变量的值少，且为固定的数字或字符串集合
3）系统服务启动脚本传参的判断多用case语句

11、循环语句（while/for）

11.1 循环语句语法

11.1.1 while条件语句

while 条件
    do
        指令
done

11.1.2 for循环结构语法

for 变量名 in 变量取值列表
    do
        指令...
done

11.2 while语句

休息命令：sleep 1 休息一秒，usleep 1000000休息1秒单位微妙

11.2.1 守护进程

# cat test.sh 
#!/bin/bash

while true
do
    uptime >> /var/log/uptime.log
    sleep 2
done

# while true 表示条件永远为真，因此会一直运行，像死循环一样

# cat /var/log/uptime.log 
 23:01:57 up  8:33,  2 users,  load average: 0.04, 0.03, 0.05
 23:01:59 up  8:33,  2 users,  load average: 0.04, 0.03, 0.05
 23:02:01 up  8:33,  2 users,  load average: 0.04, 0.03, 0.05

11.2.2 从1加到100

# cat test.sh 
#!/bin/bash
i=1
sum=0
while [ $i -lt 100 ]
do
    ((sum=sum+i))
    ((i++))
done
echo $sum

11.2.3 倒计时

# cat test.sh 
#!/bin/bash

i=10
while [ $i -gt 0 ]
do
    echo $i
    sleep 1
    ((i--))
done

11.3 防止脚本执行中断的方法

1）sh while01.sh & #放在后台执行
2）screen 分离 ctrl+a+d 查看screen -ls进入screen -r num
3）nohup while01.sh &

11.4 for循环语句

11.4.1 打印列表元素

# cat test.sh 
#!/bin/bash

for i in 5 4 3 2 1   #用空格隔开
do
    echo $i
done

# sh test.sh 
5
4
3
2
1

# for i in {5..1};do echo $i;done
5
4
3
2
1

# echo 10.1.1.{1..10}
10.1.1.1 10.1.1.2 10.1.1.3 10.1.1.4 10.1.1.5 10.1.1.6 10.1.1.7 10.1.1.8 10.1.1.9 10.1.1.10

# for i in `seq 5 -1 1`;do echo $i;done
5
4
3
2
1
#循环执行命令n次
# for i in `seq 100`;do curl -I baidu.com;done

11.4.2 开机启动项优化

# cat test.sh 
#!/bin/bash

LANG=en
for i in `chkconfig --list|grep "3:on"|awk '{print $1}'`
do
    chkconfig $i off
done

for name in sshd rsyslog crond network sysstat
do
    chkconfig $name on
done

11.4.3 在/test目录批量创建文件

#!/bin/bash

Path=/test
[ -d "$Path" ] || mkdir -p $Path
for i in `seq 10`
do
    touch $Path/test_$i.html
done

11.4.4 批量改名

# cat test.sh 
#!/bin/bash
$Path=/test
[ -d "$Path" ] || mkdir -p $Path
for file in `ls $Path`
do
    mv $file `echo $file|sed -r 's#test(.*).html#linux\1.HTML#g'`
done

11.4.5 批量创建用户并设置密码

# cat test.sh 

#!/bin/bash


User=test

Path=/tmp


for user in ${User}{01..10}

do

    useradd $user >/dev/null 2>&1

    if [ ! $? -eq 0 ];then

        echo "$user created faile!"

        echo "scripts begin to rollback!"

        for i in ${User}{01..10}

        do

            userdel -r $i >/dev/null 2>&1

            [ $? -eq 0 ] || exit 1

        done

        echo >$Path/user_passwd

        exit 1

    else

        passWD=`echo $RANDOM|md5sum|cut -c1-8`

        [ -d $Path ] || mkdir $Path

        echo $passWD | passwd --stdin $user

        echo "$user:$passWD">>$Path/user_passwd

    fi

done

11.4.6 获取当前目录下的目录名做为变量列表打印输出

# cat /server/scripts/test.sh
#!/bin/bash

Path=`pwd`
echo $Path
for filename in `ls`
do
    [ -d ${Path}/${filename} ] && echo $filename
done

11.4.7 九九乘法表

# cat /server/scripts/test.sh 
#!/bin/bash

for ((i=1;i<10;i++))
do
    for ((j=1;j<=i;j++))
    do
        echo -n "$i * $j = $((i*j))"
        echo -n " "
    done
    echo " "
done

# sh /server/scripts/test.sh

11.5 break continue exit return

11.5.1 break continue exit 对比

break continue exit用于循环结构中控制虚幻（for,while,if）的走向

wKiom1kZQ_mR6opeAAA8mJhdKbA337.png-wh_50

# cat /server/scripts/test.sh

11.5.2 break

#!/bin/bash

for ((i=0;i<=5;i++))
do
    [ $i -eq 3 ] && break
    echo $i
done
echo "ok"

# sh /server/scripts/test.sh
0
1
2
ok

11.5.3 continue

# cat /server/scripts/test.sh
#!/bin/bash

for ((i=0;i<=5;i++))
do
    [ $i -eq 3 ] && continue
    echo $i
done
echo "ok"

# sh /server/scripts/test.sh
0
1
2
4
5
ok

11.5.4 exit

# cat /server/scripts/test.sh
#!/bin/bash

for ((i=0;i<=5;i++))
do
    [ $i -eq 3 ] && exit 2
    echo $i
done
echo "ok"

# sh /server/scripts/test.sh
0
1
2

# echo $?
2

11.5.5 return

# cat /server/scripts/test.sh
#!/bin/bash

function xxxx {

    for ((i=0;i<=5;i++))
    do
        [ $i -eq 3 ] && return 7
        echo $i
    done
    echo "ok"

}

xxxx
echo $?

# sh /server/scripts/test.sh
0
1
2
7


12、shell脚本的调试

  1. 使用dos2unix处理脚本

从windows编辑的脚本到Linux下需要使用这个命令
dos2unix windows.sh

  1. 使用echo命令调试

在变量读取或修改的前后假如echo $变量，也可在后面使用exit退出脚本，这样可以不用注释后边代码

  1. 利用bash的参数调试

sh [-nvx]
-n:不会执行该脚本，仅查询脚本语法是否有问题，并给出错误提示

可用于生产服务器那些只能执行一次不可逆的脚本
-v：在执行脚本时，先将脚本的内容输出到屏幕上然后执行脚本

如果有错误，也会给出错误提示。（一般不用）
-x：将执行的脚本内容及输出显示到屏幕上，常用

shell脚本调试技巧小结：
1）要记得首先用dos2unix对脚本格式化
2）直接执行脚本根据报错来调试，有时报错不准确
3）sh -x调试整个脚本，显示执行过程
4）set -x和set +x调试部分脚本（在脚本中设置）
5）echo输出变量及相关内容，然后紧跟着exit退出

    不执行后面程序的方式，一步步跟踪脚本，对于逻辑错误比较好用
6）最关键的时语法熟练，编码习惯，编程思想，将错误扼杀在萌芽中，减轻调试负担，提高效率


13、运维人员如何学好shell编程

核心：练-->想-->再练-->再想!


1.基本语法，敲n+1遍。为什么不是n遍那，因为n遍是你刚开始为了编程而努力的几天
  1是说你以后要每天都要写写想想，至少是要看看


2.各种基本语法，if多种判断都要会，这样做不是为了什么都要学

   而是为了看懂别人的代码。 这个要写一段时间，各种都用


3.解决上边说的问题，各种语法都要学的问题

   现在是不要做各种语法的程序，与上边；相反，形成自己风格，if用一种


4.从简单做起，简单判断，简单循环


5.多找几个例子分析一下，不要光看，会了。当你闭上眼睛时候，你还能写出来吗？


6.对于问题分析形成编程思维，就是如果要用到编程的问题，脚本的问题 
   能否先把大问题分解，当你看到很大的问题，能分析到一个个单元

   但到大的方面，函数，然后是判断循环，然后是命令组合

   你就会了编程，一般的问题，只要让你在机器上调试，就能写出来


7.编程变量名字规范，驼峰表示，iptTmpAsdfDd

   记住初期时候，不要去看大的脚本，要从小问题，从小方面

   当你觉得小的方面就是判断，循环等在你脑子里瞬间就能出来时候

   再开始大方面；听一些高手们说，初期最好的学习方法就是多敲和分解问题练习


最高的编程自我感觉是：问题分析分解快速完整
完整性，就是判断出各种可能性，高效率，高性能，1+2+3...+100 =(1+100)*(100/2)/2


个人总结：

shell作为一门通用的系统语言，是所有运维人员都必须要了解和掌握的，通过shell能帮助我们解决日常工作中很多重复、繁琐的工作，但是shell的基础就是系统命令，因此，只有掌握了系统命令的原理和使用方法，shell才能运行起来


想学习shell编程，得慢慢来，其中基本的命令你必须得熟练掌握

然后再学习一些结构化命令，然后再学习编辑器、正则表达式等

其中vim sed awk grep等命令一定要学好，等掌握差不多的时候，可以拿一些项目来做

学好了对你会受益无穷，学shell编程不要急；要记住，一口吃不了一个胖子，只有一步一步学，相信你会掌握它的！

本文转自 2012hjtwyf 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/hujiangtao/1925768，如需转载请自行联系原作者
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