1. Shell 基本用法

重点：

1. 条件测试。
2. read。
3. Shell 环境配置。
4. case。
5. for。
6. find。
7. xargs。
8. gzip，bzip2，xz。
9. tar。
10. sed。

1）编程基础

Linus 说：Talk is cheap, show me the code。

1.1）程序组成

1. 程序：算法 + 数据结构
2. 数据：是程序的核心
3. 数据结构：数据在计算机中的类型和组织方式
4. 算法：处理数据的方式

1.2）程序编程风格

实际上面向对象编程（OOP）和面向过程编程（Procedural Programming）并不是绝对的说辞，而是两种不同的编程范式。

几乎所有编程语言都可以在某种程度上支持这两种编程范式。

面向 过程 语言

• 1. 做一件事情，排出个步骤，第一步干什么，第二步干什么，如果出现情况 A，做什么处理，如果出现了情况 B，做什么处理。
  2. 问题规模小，可以步骤化，按部就班处理。
  3. 以指令为中心，数据服务于指令。
  4. C，shell

面向 对象 语言

• 1. 将编程看成是一个事物，对外界来说，事物是直接使用的，不用关心事物内部的情况。而编程就是设置事物能够完成功能。
  2. 一种认识世界、分析世界的方法论。将万事万物抽象为各种对象。
  3. 类是抽象的概念，是万事万物的抽象，是一类事物的共同特征的集合
  4. 对象是类的具象，是一个实体
  5. 问题规模大，复杂系统
  6. 以数据为中心，指令服务于数据
  7. Java，C#，Python，golang 等

1.3）编程语言

编程语言排名链接

https://www.tiobe.com/tiobe-index/

TIBOE 2021 年 1 月的最新编程语言流行度排名

计算机：运行二进制指令

编程语言：人与计算机之间 交互的语言。

分为两种：低级语言 和 高级语言。

低级编程 语言：

1. 机器语言：二进制的 0 和 1 的序列，称为 机器指令。与自然语言差异太大，难懂、难写。
2. 汇编语言：用一些助记符号替代机器指令，称为 汇编语言。
   1. 如：ADD A,B 将寄存器A的数与寄存器B的数相加得到的数放到寄存器A中。
   2. 汇编语言写好的程序需要汇编程序转换成机器指令。
   3. 汇编语言稍微好理解，即机器指令对应的助记符，助记符更接近自然语言。

高级编程 语言：

1. 编译型语言：高级语言 --> 基于编译器 --> 编译成机器二进制代码文件 --> 执行。[ 整体编译执行 ]
   1. 如：C，C++。
2. 解释型语言：高级语言 --> 执行 --> 基于解释器 --> 解释成机器二进制代码。 [ 逐行解释执行 ]
   1. 如：Shell，Python，php，JavaScript，perl。

编译型语言 的代码在执行前需要通过一个称为编译器的特殊程序进行编译。

[ 例如：Windows 客户端工具 EXE ]

• 1. 预先编译：源代码在执行前经过编译，生成目标代码，执行时直接运行目标代码，无需再次编译。
  2. 性能高：由于编译器将代码转换为机器码，执行效率通常较高。
  3. 跨平台：需要为每个平台编译不同的目标代码，因此可以实现跨平台运行。

解释型语言 的代码在执行时并不是直接转换为机器码或字节码，而是通过解释器逐行解释并执行。

[ 例如：Python Shell 脚本 1.py 1.sh ]

• 1. 即时解释：源代码在执行时逐行解释，并实时执行，无需预先编译。
  2. 相对较慢：因为解释器需要逐行解释代码，相比编译型语言，执行效率较低。
  3. 跨平台：由于解释器的存在，通常不需要重新编译，因此可以实现跨平台运行。

总结：

编译型语言在执行前将代码编译成机器码，因此执行速度较快，但需要为不同平台编译不同的目标代码。

解释型语言在执行时逐行解释代码，因此执行速度相对较慢，但具有跨平台的优势。不同的语言适用于不同的场景，开发者可以根据需求选择合适的编程语言。

1. 低级编程语言 与 高级编程语言 的区别

2. 编译器 和 解释器 的区别

1.4）编程逻辑处理方式

三种处理逻辑

1. 顺序执行：程序 按从上到下顺序执行
2. 选择执行：程序执行过程中，根据条件的不同，进行选择不同分支继续执行
3. 循环执行：程序执行过程中需要 重复执行多次某段语句

2）Shell 脚本语言的基本用法

2.1）Shell 脚本的用途

1. 将简单的命令组合 完成复杂的工作，自动化执行命令，提高工作效率。
2. 减少手工命令的重复输入，一定程度上避免人为错误。
3. 将软件或应用的安装及配置 实现标准化。
4. 用于实现日常性的，重复性的运维工作，如：文件打包压缩备份，监控系统运行状态并实现告警等。

2.2）Shell 脚本基本结构

Shell 脚本编程：是基于过程式、解释执行的语言。

编程语言的基本结构：

1. 各种系统 命令的组合
2. 数据存储：变量、数组
3. 表达式：a + b
4. 控制语句：if

Shell 脚本：包含一些命令或声明，并符合一定格式的文本文件。

格式要求：首行 shebang 机制。

#!/bin/bash

#!/usr/bin/python

#!/usr/bin/perl

2.3）Shell 脚本创建过程

第一步：使用文本编辑器来 编写脚本文件。

第一行：必须包括 Shell 声明序列：#!

示例：

#!/bin/bash

第二步：加执行权限

给予执行权限，在命令行上指定脚本的绝对或相对路径。

chmod +x

第三步：运行脚本

直接运行解释器，将脚本作为解释器程序的参数运行 bash

bash

[ 演示 ]

1. 编写脚本文件

vim hello.sh

#!/bin/bash

echo 'Hello world'

2. 赋予执行权限

chmod +x hello.sh

3. 调用 bash 执行脚本

bash hello.sh

2.4）Shell 脚本 三种执行方式

1）将脚本放置 PATH 路径

echo $PATH

3. 再次输入 hello.sh

系统基于调用命令的方式执行 hello.sh

hello.sh

2）基于 软链接 方式

[ 将脚本文件引用到 /usr/local/bin 目录 ]

ln -s "脚本绝对路径" "软链接存放目录"

ln -s /root/hello.sh /usr/local/bin

ll /usr/local/bin

系统成功基于调用 PATH 路径命令的方式执行 hello.sh

hello.sh

3）基于 脚本绝对路径\相对路径 运行脚本

/root/hello.sh

./hello.sh

4）无执行权限的脚本，如何执行

bash hello.sh

cat hello.sh | bash

# 执行远程主机的脚本

curl -s https://www.wangxiaochun.com/testdir/hello.sh | bash

wget -qO - https://www.wangxiaochun.com/testdir/hello.sh | bash

2.5）Shell 脚本注释规范

1、第一行一般为 调用使用的语言

2、程序名，避免更改文件名为无法找到正确的文件

3、版本号

4、更改后的时间

5、作者相关信息

6、该程序的作用，及注意事项

7、最后是各版本的 更新简要说明

备份脚本

mkdir /data

#!/bin/bash

#

# ********************************************************************

# Author: wangjun

# QQ: 1281570031

# Date: 2023-08-04

# FileName： backup.sh

# URL: https://linux.wuhanjiayou.cn

# Description： The test script

# Copyright (C): 2023 All rights reserved

# ********************************************************************

echo -e "\033[1;32mStarting backup...\033[0m"

sleep 2

cp -av /etc/ /data/etc`date +%F`/

echo -e "\033[1;32mBackup is finished\033[0m"

2.6）Shell 脚本调试

总结：脚本错误常见的有三种

命令错误，默认后续的命令还会继续执行，用 bash -n 无法检查出来 ，可以使用 bash -x 进行观察。

语法错误，会导致后续的命令不继续执行，可以用 bash -n 检查错误，提示的出错行数不一定是准确的。

逻辑错误：只能使用 bash -x 进行观察。

2.6.1）命令错误

默认后续的命令 还会继续执行

并且脚本执行报错，会提示哪个位置出错

[00:29:23 root@blog ~]# cat hello.sh

#!/bin/bash

echo 'Hello world'

hosname

echo '123'

# 定位到第 3 行

vim +3 hello.sh

2.6.2）语法错误

会导致后续的命令不继续执行

[00:36:49 root@blog ~]# cat hello.sh

#!/bin/bash

echo 'Hello world'

hostname

cat > /data/app.conf <<EOF

line1

line2

EoF

echo '123'

[ 定位语法错误 ]

检测脚本中的 语法错误

无法检查出 命令错误，不真正执行脚本。

bash -n hello.sh

[ 注意该行号信息不一定准确 仅能告知大概位置 ]

修正语法后...

bash hello.sh

2.6.3）逻辑错误

使用 bash -x 进行观察 [ 调试执行 ]

运行 "bash -x hello.sh" 会以调试模式执行 "hello.sh" 脚本，显示每个命令在执行前的扩展状态，方便排查错误和调试。

bash -x hello.sh

2.6.4）案例展示

curl -s https://www.wangxiaochun.com/testdir/system_info.sh | bash

3）变量

变量 表示命名的内存空间，将数据放在内存空间中，通过变量名引用，获取数据。

变量类型：

内置变量如：PS1，PATH，UID，HOSTNAME，$$，BASHPID，PPID，$?，HISTSIZE。

用户自定义变量

不同的变量存放的数据不同，决定了以下：

1. 数据存储方式
2. 参与的运算
3. 表示的数据范围

变量数据类型

1. 字符
2. 数值：整型、浮点型，bash 不支持浮点数

编程语言分类

静态和动态语言

1. 静态编译语言：使用变量前，需先声明变量类型，之后类型不能改变，在编译时检查，如：Java，C
2. 动态编译语言：无需事先声明，可随时改变类型，如：Bash，Python

强类型和弱类型语言

1. 强类型语言：不同类型数据操作必须经过强制转换才同一类型才能运算，如 Java ， C#，Python。
2. 参考以下 python 代码弱类型语言：语言的运行时会隐式做数据类型转换。无须指定类型，默认均为字符型；参与运算会自动进行隐式类型转换；变量无须事先定义可直接调用。如：Bash ，php，Javascript。
   1. print('magedu'+ 10) 提示出错，不会自动转换类型
   2. print('magedu'+str(10)) 结果为magedu10，需要显示转换类型

3.1）Shell 变量命名

命名要求

1. 区分大小写
2. 不要使用系统自带的内置变量或系统命令等
   1. 如：hostname，ls，who，PATH 等
3. 只能使用数字、字母及下划线，且不能以数字开头，
   1. 注意：不支持短横线 "-"，和主机名相反。

命令习惯

1. 见名知义，用英文单词命名，并体现出实际作用，不要用简写
2. 变量名大写
3. 局部变量小写
4. 函数名小写
5. 部分 企业命名 规范
   1. 大驼峰StudentFirstName
   2. 小驼峰studentFirstName
   3. 下划线student_name

变量定义和引用

变量的生效范围等标准划分变量类型

1. 普通变量：生效范围为当前 shell 进程；对当前 shell 之外的其它shell进程，包括当前 shell 的子 shell 进程均无效。
2. 环境变量：生效范围为当前 shell 进程及其子进程。
3. 本地变量：生效范围为当前 shell 进程中某代码片断，通常指函数。

3.2）变量赋值

# 变量赋值的正确写法

name='wangj'

# 变量赋值的错误写法

# 这种写法用于比较值是否相同: 如 if [ "$name" = "wangj" ]

name = 'wangj'

value 还可以是以下多种形式

[ 注意：变量赋值是临时生效，当退出终端后，变量会自动删除，无法持久保存，脚本中的变量会随着脚本结束，也会自动删除 ]

直接字串: name='root'

变量引用: name="$USER"

命令引用: name=`COMMAND` 或者 name=$(COMMAND)

3.3）变量引用

弱引用和强引用

1. "$name" 强引用，其中的变量引用 会被替换 为变量值。
2. '$name' 弱引用，其中的变量引用 不会被替换 为变量值，而保持原字符串。

$name

${name}

3.4）示范案例

[ 示范 1 ]

变量的各种赋值方式和引用

# 变量赋值

TITLE='Linux 运维工程师'

# 变量引用

echo $TITLE

# 强引用

echo "Im a $TITLE"

# 弱引用

echo 'Im a $TITLE'

[ 示范 2 ]

花括号的用途

# 变量赋值

NAME='wangj'

TITLE='Linux'

# 变量引用

# 以 : 冒号作为变量值分隔符

echo $NAME:$TITLE

# 变量引用

# 以 _ 下划线作为变量值分隔符

echo $NAME_$TITLE

# 使用花括号

echo ${NAME}_$TITLE

# 取消赋值

unset NAME

[ 示范 3 ]

调用 命令执行结果 为变量值

NAME=`whoami`

echo $NAME

SDA1_UUID=`lsblk -f | grep root | awk '{print $3}'`

echo $SDA1_UUID

LOG=`ls /var/log/messages*`

echo $LOG

[ 示范 4 ]

变量追加值 TITLE+=:wang

TITLE='CTO'

TITLE+=:wang

echo $TITLE

[ 示范 5 ]

利用变量 实现动态命令

CMD=hostname

$CMD

[ 示范 6 ]

#!/bin/bash

#

#********************************************************************

#Author: wangxiaochun

#QQ: 29308620

#Date: 2019-12-23

#FileName： systeminfo.sh

#URL: http://www.magedu.com

#Description： Show system information

#Copyright (C): 2019 All rights reserved

#********************************************************************

RED="\E[1;31m"

GREEN="echo -e \E[1;32m"

END="\E[0m"

$GREEN----------------------Host systeminfo--------------------$END

echo -e "HOSTNAME: $RED`hostname`$END"

#echo -e "IPADDR: $RED` ifconfig eth0|grep -Eo '([0-9]{1,3}\.){3}[0-9]{1,3}' |head -n1`$END"

echo -e "IPADDR: $RED` hostname -I`$END"

echo -e "OSVERSION: $RED$PRETTY_NAME$END"

echo -e "KERNEL: $RED`uname -r`$END"

echo -e "CPU: $RED`lscpu|grep '^Model name'|tr -s ' '|cut -d : -f2`$END"

echo -e "MEMORY: $RED`free -h|grep Mem|tr -s ' ' : |cut -d : -f2`$END"

echo -e "DISK: $RED`lsblk |grep '^sd' |tr -s ' ' |cut -d " " -f4`$END"

$GREEN---------------------------------------------------------$END

显示已定义的所有变量

set

set | grep -n TITLE

3.5）优化脚本

#!/bin/bash

#

# ********************************************************************

# Author: wangjun

# QQ: 1281570031

# Date: 2023-08-04

# FileName： backup.sh

# URL: https://blog.wuhanjiayou.cn

# Description： The test script

# Copyright (C): 2023 All rights reserved

# ********************************************************************

COLOR='echo -e \E[1;35m'

END='\E[0m'

BACKUP_DIR='/backup'

SRC_DIR='/etc'

DATE=`date +%F`

${COLOR} Starting backup... ${END}

sleep 2

cp -av ${SRC_DIR} ${BACKUP_DIR}${SRC_DIR}_$DATE

${COLOR} Backup is finished ${END}

3.6）练习题

1、编写脚本 systeminfo.sh，显示当前主机系统信息，包括：主机名，IPv4地址，操作系统版本，内核版本，CPU型号，内存大小，硬盘大小。

#!/bin/bash

# ANSI颜色代码

RED='\033[0;31m'

GREEN='\033[0;32m'

YELLOW='\033[0;33m'

NC='\033[0m' # 恢复默认颜色

# 获取主机名

hostname=$(hostname)

# 获取IPv4地址

ipv4_address=$(hostname -I | cut -d' ' -f1)

# 获取操作系统版本

os_version=$(cat /etc/os-release | grep "PRETTY_NAME" | cut -d'=' -f2 | tr -d '"')

# 获取内核版本

kernel_version=$(uname -r)

# 获取CPU型号

cpu_model=$(lscpu | grep "Model name" | cut -d':' -f2 | xargs)

# 获取内存大小

memory_size=$(free -h | awk '/Mem/ {print $2}')

# 获取硬盘大小

disk_size=$(df -h / | awk 'NR==2 {print $2}')

# 显示系统信息并高亮显示

echo -e "主机名: ${RED}$hostname${NC}"

echo -e "IPv4地址: ${GREEN}$ipv4_address${NC}"

echo -e "操作系统版本: ${YELLOW}$os_version${NC}"

echo -e "内核版本: ${GREEN}$kernel_version${NC}"

echo -e "CPU型号: ${YELLOW}$cpu_model${NC}"

echo -e "内存大小: ${GREEN}$memory_size${NC}"

echo -e "硬盘大小: ${YELLOW}$disk_size${NC}"

2、编写脚本 backup.sh，可实现每日将 /etc/ 目录备份到 /backup/etcYYYY-mm-dd中

#!/bin/bash

# 源目录

source_dir="/etc"

# 备份目录

backup_dir="/backup"

# 获取当前日期, 格式为YYYY-mm-dd

current_date=$(date +%Y-%m-%d)

# 创建备份目录, 如果不存在

if [ ! -d "$backup_dir" ]; then

mkdir -p "$backup_dir"

fi

# 备份文件的完整路径

backup_file="$backup_dir/etc$current_date.tar.gz"

# 执行备份

tar -czvf "$backup_file" "$source_dir"

# 检查备份是否成功

if [ $? -eq 0 ]; then

echo "备份成功：$backup_file"

else

echo "备份失败"

fi

3、编写脚本 disk.sh，显示当前硬盘分区中空间利用率最大的值

#!/bin/bash

# ANSI颜色代码

RED='\033[0;31m'

GREEN='\033[0;32m'

YELLOW='\033[0;33m'

NC='\033[0m' # 恢复默认颜色

# 使用df命令获取硬盘分区信息，将其按利用率降序排序，并提取最大利用率的行

max_usage_partition=$(df -h | awk '{print $5 " " $6}' | sort -k1 -n -r | head -n 1)

# 提取最大利用率和分区路径

max_usage=$(echo $max_usage_partition | awk '{print $1}')

partition_path=$(echo $max_usage_partition | awk '{print $2}')

# 显示最大利用率的分区信息并高亮显示

echo -e "最大利用率分区: ${YELLOW}$partition_path${NC}，利用率: ${RED}$max_usage${NC}"

4、编写脚本 links.sh，显示正连接本主机的每个远程主机的IPv4地址和连接数，并按连接数从大到小排序

#!/bin/bash

# 使用netstat命令获取连接信息，筛选出IPv4地址，按连接数降序排序，并提取唯一的远程主机IP和连接数

connection_info=$(netstat -n -t | grep ESTABLISHED | grep -oE "[0-9]+\.[0-9]+\.[0-9]+\.[0-9]+" | sort | uniq -c | sort -nr)

# 显示每个远程主机的IPv4地址和连接数

echo "远程主机 IPv4 地址 和 连接数:"

echo "$connection_info"

4）环境变量

环境变量

• 1. 可以 使子进程（包括孙子进程）继承父进程的变量，但是无法让父进程使用子进程的变量。
  2. 一旦子进程 修改 从父进程继承的变量，将会新的值传递给孙子进程。
  3. 一般只在 系统配置文件 中使用，在脚本中较少使用。

# 输出当前终端的进程 PID

echo $BASHPID

# 在当前终端执行进程

sleep 10000

左边的进程 即是 右边进程的 父进程

常规 变量

# 父进程定义变量

NAME='wangj'

echo $NAME

# 子进程并不会继承父进程的变量信息

bash

echo $NAME

环境 变量

声明与赋值

"声明并赋值" 环境变量

export NAME=wangj

# 引用变量

echo $NAME

# 子进程会继承父进程的环境变量

bash

echo $NAME

显示所有环境变量

env

export

printenv

面试题：

查看 指定进程 引用的环境变量

# 用法

cat /proc/$PID/environ

# 示例

cat /proc/14798/environ

cat /proc/14798/environ | tr '\0' '\n'

5）只读变量

只读变量：只能声明定义，后续不能修改和删除，即常量。

# 声明只读变量

readonly AGE=18

# 引用变量

echo $AGE

# 修改变量

AGE=20

# 删除变量

unset AGE

只读变量确实无法在当前会话中被修改或删除。

但由于常规变量是在终端的父进程上赋值的，所以在 退出终端后重新打开 时，这些变量会被重置为它们的初始值。

如果您希望在终端会话之间保留变量的值，可以考虑将它们保存在配置文件中，如 .bashrc 。这样每次打开终端时，这些变量会被自动加载，而不会被重置。

查看只读变量

readonly -p

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