我们一起来学Shell

文章目录

我们一起来学Shell - 初识shell

我们一起来学Shell - shell的变量

 我们一起来学Shell - shell的条件判断

 我们一起来学Shell - shell的循环控制

 我们一起来学Shell - shell的数组

 我们一起来学Shell - shell的函数

 我们一起来学Shell - shell的并发及并发控制

 我们一起来学Shell - 正则表达式

Shell 的分类

Linux中默认的Shell是/bin/bash，流行的Shell有ash、bash、ksh、csh、zsh等，不同的Shell都有自己的特点以及用途。

bash

大多数Linux系统默认使用的Shell，bash Shell 是 Bourne Shell 的一个免费版本，它是最早的Unix Shell

bash还有一个特点，可以通过help命令来查看帮助。

包含的功能几乎可以涵盖Shell所具有的功能，所以一般的Shell脚本都会指定它为执行路径。

csh

csh是具有C语言风格的一种Shell，其内部命令有52个，较为庞大。

目前使用的并不多，已经被/bin/tcsh所取代。

ksh

Korn Shell 的语法与 Bourne Shell 相同，同时具备了 C Shell 的易用特点。

许多安装脚本都使用ksh

ksh 有42条内部命令，与bash相比有一定的限制性。

tcsh

tcsh是csh的增强版，与 csh 完全兼容。

sh

是一个快捷方式，已经被 /bin/bash 所取代。

nologin

指用户不能登录

zsh

目前Linux里最庞大的一种 zsh。

它有84个内部命令，使用起来也比较复杂。

一般情况下，不会使用该Shell。

Shell 能做什么

自动化批量系统初始化程序（update，软件安装，时区设置，安全策略…）
自动化批量软件部署程序（LAMP，LNMP，Tomcat，LVS，Nginx）
应用管理程序 (KVM，集群管理扩容，MySQL，DELLR720批量RAID）
日志分析处理程序（PV, UV, 200, !200, top 100, grep/awk）
自动化备份恢复程序（MySQL完全备份/增量 + Crond）
自动化管理程序（批量远程修改密码，软件升级，配置更新）
自动化信息采集及监控程序（收集系统/应用状态信息，CPU,Mem,Disk,Net,TCP Status,Apache,MySQL）
配合Zabbix信息采集（收集系统/应用状态信息，CPU,Mem,Disk,Net,TCP Status,Apache,MySQL）
自动化扩容（增加云主机——>业务上线）
Zabbix监控CPU 80%+|-50% Python API AWS/EC2（增加/删除云主机） + Shell Script（业务上线）
俄罗斯方块，打印三角形，打印圣诞树，打印五角星，运行小火车，坦克大战，排序算法实现
Shell可以做任何事（一切取决于业务需求）

bash 环境变量文件

`/etc/profile`

全局（公有）配置，不管是哪个用户，登录时都会读取该文件。

`/etc/bashrc`

Ubuntu 没有此文件，与之对应的是 /ect/bash.bashrc

它也是全局（公有）的

bash 执行时，不管是何种方式，都会读取此文件。

`~/.profile`

若 bash 是以 login 方式执行时，读取 ~/.bash_profile，

若它不存在，则读取 ~/.bash_login，

若前两者不存在，读取~/.profile。

图形模式登录时，此文件将被读取，即使存在 ~/.bash_profile 和 ~/.bash_login。

`~/.bash_login`

若 bash 是以 login 方式执行时，读取 ~/.bash_profile，

若它不存在，则读取 ~/.bash_login，

若前两者不存在，读取 ~/.profile。

`~/.bash_profile`

Unbutu 默认没有此文件，可新建。

只有 bash 是以 login 形式执行时，才会读取此文件。

通常该配置文件还会配置成去读取 ~/.bashrc。

`~/.bashrc`

当 bash 是以 non-login 形式执行时，读取此文件。

若是以 login 形式执行，则不会读取此文件。

.bashrc 文件内写一行

source /etc/profile

每执行一次shell，都会执行一次bashrc，然后就会执行source，避免环境变量报错

`~/.bash_logout`

注销时，且是 longin 形式，此文件才会读取。

在文本模式注销时，此文件会被读取，

图形模式注销时，此文件不会被读取。

bash 环境变量加载

图形模式登录时，顺序读取：/etc/profile 和 ~/.profile
图形模式登录后，打开终端时，顺序读取：/etc/bash.bashrc 和 ~/.bashrc
文本模式登录时，顺序读取：/etc/bash.bashrc，/etc/profile 和 ~/.bash_profile
从其它用户 su 到该用户，则分两种情况：
- 如果带 -l 参数（或-参数，--login 参数），如：su -l username，则 bash 是 login 的，它将顺序读取以下配置文件：/etc/bash.bashrc，/etc/profile 和 ~/.bash_profile。
- 如果没有带 -l 参数，则 bash 是 non-login 的，它将顺序读取：/etc/bash.bashrc 和 ~/.bashrc
注销时，或退出 su 登录的用户，如果是 longin 方式，那么 bash 会读取：~/.bash_logout
执行自定义的 Shell 文件时，若使用 bash -l a.sh 的方式，则 bash 会读取行：/etc/profile 和 ~/.bash_profile，
- 若使用其它方式，如：bash a.sh，./a.sh，sh a.sh（这个不属于bash Shell），则不会读取上面的任何文件。
上面的例子，凡是读取到 ~/.bash_profile 的，若该文件不存在，则读取 ~/.bash_login，若前两者不存在，读取 ~/.profile。

login shell与non-login shell

login shell

取得 bash 时需要完整的登陆流程的，就称为 login shell 。

举例来说，我们登陆终端时，需要输入用户的账号与密码，此时取得的 bash 就称为 login shell

non-login shell

取得 bash 时不需要完整的登陆流程的，就称为 non-login shell 。

在原本的 bash 环境下再次使用 bash 这个命令，建立了一个bash子进程，没有输入账号密码，那第二个 bash (子程序) 也是 non-login shell 。

bash 特性

命令和文件自动补齐

很多命令都会提供一个 bash-complete 的脚本，在执行该命令时，敲 tab 可以自动补全参数，会极大提高生产效率。

linux命令自动补全需要安装 bash-completion (yum install -y bash-completion)

注意：断开终端，重新连接后可正常 tab 补齐

默认情况下，Bash 为 Linux 用户提供了下列标准补全功能。

变量补全

用户名补全

主机名补全

路径补全

文件名补全

命令历史记忆功能

Bash 有自动记录命令的功能，自动记录到.bash_history隐藏文件中。还可以在下次需要是直接调用历史记录中的命令

centos 可以通过/etc/profile中的文件来定义一些参数、

在bash中,使用history 命令来查看和操作之前的命令,以此来提高工作效率。

history是bash的内部命令,所以可以使用 help history 命令调出 history 命令的帮助文档（history默认保存1000行）。

关于history的一些用法，可以看我的另一篇博客：有个姑娘叫history

别名功能

alias 命令

别名的好处是可以把本来很长的指令简化缩写，来提高工作效率。

alias # 查看系统当前所有的别名
alias h5='head -5' # 定义新的别名。这时候输入h5就等于输入’head-5‘
unalias h5 # 取消别名定义

如果想要文件永久生效，只需将上述别名命令写到对应用户或者系统 bashrc 文件中

如果想用真实命令可以在命令前面添加反斜杠，使别名失效

关于alias的一些用法，可以看我另一篇博客：linux可以这样玩之杂乱无章的随笔（不定期更新）{搜索：利用alias传参，自定义linux命令}

快捷键

快捷键不区分大小写，大写是为了方便区分

快捷键	作用
ctrl+A	把光标移动到命令行开头。如果我们输入的命令过长，想要把光标移动到命令行开头时使用。
ctrl+E	把光标移动到命令行结尾。
ctrl+C	强制终止当前的命令。
ctrl+L	清屏，相当于clear命令。
ctrl+U	删除或剪切光标之前的命令。我输入了一行很长的命令，不用使用退格键一个一个字符的删除，使用这个快捷键会更加方便
ctrl+K	删除或剪切光标之后的内容。
ctrl+W	删除或剪切光标之前的内容（注意：和浏览器的快捷键会有冲突，浏览器的快快捷键是关闭当前标签页）。
ctrl+Y	粘贴ctrl+U或ctul+K剪切的内容。
ctrl+R	在历史命令中搜索，按下ctrl+R之后，就会出现搜索界面，只要输入搜索内容，就会从历史命令中搜索。
ctrl+D	退出当前终端。
ctrl+Z	暂停，并放入后台。这个快捷键牵扯工作管理的内容，我们在系统管理章节详细介绍。
ctrl+S	暂停屏幕输出。
ctrl+Q	恢复屏幕输出。

前后台作业控制

Linux bash Shell单一终端界面下，经常需要管理或同时完成多个作业，如一边执行编译，一边实现数据备份，以及执行SQL查询等其他的任务。所有的上述的这些工作可以在一个 bash 内实现，在同一个终端窗口完成。

前后台作业的定义

前后台作业实际上对应的也就是前后台进程，因此也就有对应的 pid。在这里统称为作业。

无论是前台作业还是后台作业，两者都来自当前的Shell，是当前Shell的子程序。

前台作业：可以由用户参与交互及控制的作业我们称之为前台作业。

后台作业：在内存可以自运行的作业，用户无法参与交互以及使用[ctrl]+c来终止，只能通过bg或fg来调用该作业。

几个常用的作业命令

command & 直接让作业进入后台运行

[ctrl]+z 将当前作业切换到后台

jobs 查看后台作业状态

fg %n 让后台运行的作业n切换到前台来

bg %n 让指定的作业n在后台运行

kill %n 移除指定的作业n

"n" 为jobs命令查看到的job编号，不是进程id。

每一个job会有一个对应的job编号，编号在当前的终端从1开始分配。

job 编号的使用样式为[n]，后面可能会跟有 “+” 号或者 “-” 号，或者什么也不跟。
“+” 号表示最近的一个job，

“-” 号表示倒数第二个被执行的Job。

注，"+" 号与 “-” 号会随着作业的完成或添加而动态发生变化。

通过jobs方式来管理作业，当前终端的作业在其他终端不可见。

作业脱机管理

将作业(进程)切换到后台可以避免由于误操作如[ctrl]+c等导致的job被异常中断的情形，而脱机管理主要是针对终端异常断开的情形。

通常使用nohup命令来使得脱机或注销之后，Job依旧可以继续运行。也就是说nohup忽略所有挂断(SIGHUP)信号。

如果该方式命令之后未指定&符号，则job位于前台，指定&符号，则job位于后台。

不加&

不加&，作业会在一个新的终端运行，当前终端是无法通过jobs命令查看到信息，只能通过ps -ef命令查看进程

由于使用的是sleep命令，并且没有加&，所以ps -ef | grep sleep会出现两个进程，父进程pid不会变，子进程pid会一直在变，因为他会不断的打开新的终端执行sleep这个命令，所以，如果要停止这个作业，需要使用kill 父进程pid命令

nohup sleep

加&

使用jobs命令，可以查看到当前作业的运行情况（sleep命令后面的数字单位是秒，如果数字写的小，很快就退出了，jobs会查看不到作业）

不指定日志目录的情况下，会将日志写入到当前目录下的nohup.out文件中

nohup sleep 3000 &

指定日志目录的方法

注释：>& 等同于 2>&1和&>，将正确的和错误的日志，都写入到指定的文件中

nohup sleep 3000 >& ./sleep.log &

命令执行的顺序

&& 具备逻辑判断

command1 && command2 只有在 command1 成功执行后才会执行 command2

|| 具备逻辑判断

command1 || command2 在 command1 没有成功执行时执行command2

; （分号）不具备逻辑判断

command1 ; command2 command1无论是否成功执行，执行完成后，都会去执行commadn2

通配符（元字符）表示的不是本意

常见的通配符

注意与正则稍有不同

字符	含义	实例
*	匹配0个或多个任意字符	a*b，a与b之间可以有任意长度的字符，也可以没有。例如：aabcb，ab，azxcb…
?	匹配一个任意字符	a?b，a与b之间必须但也只能存在一个字符，该字符可以是任意字符。例如：aab，abb，acb…
[list]	匹配list中的任意单个字符	a[xyz]b，a与b之间必须但也只能存在一个字符，该字符只能是x或y或z。例如：axb，ayb，azb
[!list]	匹配除list中的任意单个字符	a[!a-z]b，a与b之间必须但也只能存在一个字符，该字符不能是小写字母。例如：aAb，a0b…
[c1-c2]	匹配c1-c2间的任意单个字符	a[0-1]b，a与b之间必须但也只能存在一个字符，该字符只能是数字。例如：a0b，a1b…
{string1,string2,…}	匹配string1、string2等中的一个字符串	a{abc,xyz,opq}b，a与b之间必须但也只能存在一个字符串，字符串只能是abc或xyz或opq。例如：aabcb，axyzb，aopqb…

Shell 脚本规范

Shell脚本绝大部分命令自己平时也经常使用，但是在写成脚本的时候总觉得写的很难看。而且当我在看其他人写的脚本的时候，总觉得难以阅读。毕竟Shell脚本这个东西不算是正经的编程语言，他更像是一个工具，用来杂糅不同的程序供我们调用。因此很多人在写的时候也是想到哪里写到哪里，基本上都像是一段超长的main函数，不忍直视。同时，由于历史原因，Shell有很多不同的版本，而且也有很多有相同功能的命令需要我们进行取舍，以至于代码的规范很难统一。
　考虑到上面的这些原因，我查阅了一些相关的文档，发现这些问题其实很多人都考虑过，而且也形成了一些不错的文章，但是还是有点零散。因此我就在这里把这些文章稍微整理了一下，作为以后我自己写脚本的技术规范。

风格规范

开头有“蛇棒”
所谓shebang其实就是在很多脚本的第一行出现的以”#!”开头的注释，他指明了当我们没有指定解释器的时候默认的解释器，一般可能是下面这样：

#!/bin/bash

上面这种写法可能不太具备适应性，一般我们会用下面的方式来指定：

#!/usr/bin/env bash

除了 bash 之外，可以用下面的命令查看本机支持的解释器：

cat /etc/shells

注释

注释的意义不仅在于解释用途，而在于告诉我们注意事项，就像是一个 README。
具体的来说，对于Shell脚本，注释一般包括下面几个部分：
- shebang
- 脚本的参数
- 脚本的用途
- 脚本的注意事项
- 脚本的写作时间，作者，版权等
- 各个函数前的说明注释
- 一些较复杂的单行命令注释

参数要规范

这一点很重要，当脚本需要接受参数的时候，一定要先判断参数是否合乎规范，并给出合适的回显，方便使用者了解参数的使用。

变量

一般情况下会将一些重要的环境变量定义在开头，确保这些变量的存在。
一段好的代码通常是不会有很多硬编码在代码里的“魔数”的。如果一定要有，通常是用一个变量的形式定义在开头，然后调用的时候直接调用这个变量，这样方便日后的修改。

缩进

因为很多需要缩进的地方(比如if,for语句)都不长，很多人都懒得去缩进，而且很多人不习惯用函数，导致缩进功能被弱化。
正确的缩进是很重要的，尤其是在写函数的时候，否则在阅读的时候很容易把函数体跟直接执行的命令搞混。
常见的缩进方法主要有"soft tab"和"hard tab"两种：
- 所谓soft tab就是使用n个空格进行缩进(n通常是2或4)
- 所谓hard tab当然就是指真实的"\t"字符
对于if和for语句之类的，最好不要把then，do这些关键字单独写一行，这样看上去比较丑。

命名有标准

所谓命名规范，基本包含下面这几点：

文件名规范，以.sh结尾，方便识别
变量名字要有含义，不要拼错
统一命名风格，写 Shell 一般用小写字母加下划线

编码要统一

在写脚本的时候尽量使用 UTF-8 编码，能够支持中文等一些奇奇怪怪的字符。不过虽然能写中文，但是在写注释以及打log的时候还是尽量英文，毕竟很多机器还是没有直接支持中文的，打出来可能会有乱码。

日志和回显

日志的重要性不必多说，能够方便回头纠错，在大型的项目里是非常重要的。
如果这个脚本是供用户直接在命令行使用的，那么最好还要能够在执行时实时回显执行过程，方便用户掌控。
为了提高用户体验，会在回显中添加一些特效，比如颜色啊，闪烁啊之类的。

密码要移除

不要把密码硬编写在脚本里。

太长要分行

在调用某些程序的时候，参数可能会很长，这时候为了保证较好的阅读体验，我们可以用反斜杠来分行：

./configure \

–prefix=/usr \

–sbin-path=/usr/sbin/nginx \

–conf-path=/etc/nginx/nginx.conf

注意：在反斜杠前有个空格。

代码有效率

在使用命令的时候要了解命令的具体做法，尤其当数据处理量大的时候，要时刻考虑该命令是否会影响效率。
比如下面的两个sed命令：

sed -n '1p' file

sed -n '1p;1q' file 12

作用一样，都是获取文件的第一行。

但是第一条命令会读取整个文件，而第二条命令只读取第一行。

当文件很大的时候，仅仅是这样一条命令不一样就会造成巨大的效率差异。

当然，这里只是为了举一个例子，这个例子真正正确的用法应该是使用head -n1 file命令

勤用双引号

几乎所有的大佬都推荐在使用"$"来获取变量的时候最好加上双引号。
不加上双引号在很多情况下都会造成很大的麻烦，

#!/bin/sh

# 已知当前文件夹有一个a.sh的文件

var="*.sh"

echo $var

echo "$var"

运行结果如下：

a.sh

*.sh

可以解释为它执行了下面的命令

echo *.sh

echo "*.sh"

在很多情况下，在将变量作为参数的时候，一定要注意上面这一点，仔细体会其中的差异。上面只是一个非常小的例子，实际应用的时候由于这个细节导致的问题实在是太多了

学会查路径

很多情况下，会先获取当前脚本的路径，然后以这个路径为基准，去找其他的路径。通常我们是直接用 pwd 以期获得脚本的路径。
不过其实这样是不严谨的，pwd 获得的是当前Shell的执行路径，而不是当前脚本的执行路径。
正确的做法应该是下面这两种

script_dir=$(cd $(dirname $0) && pwd)

script_dir=$(dirname $(readlink -f $0 ))

应当先cd进当前脚本的目录然后再pwd，或者直接读取当前脚本的所在路径。

代码要简短

这里的简短不单单是指代码长度，而是只用到的命令数。原则上我们应当做到，能一条命令解决的问题绝不用两条命令解决。这不仅牵涉到代码的可读性，而且也关乎代码的执行效率。
最最经典的例子如下

cat /etc/passwd | grep root

grep root /etc/passwd

cat 命令最为人不齿的用法就是这样，用的没有任何意义，明明一条命令可以解决，非得加根管道

使用新写法

这里的新写法不是指有多厉害，而是指可能更希望使用较新引入的一些语法，更多是偏向代码风格

尽量使用func( ){ }来定义函数，而不是func{ }
尽量使用[[ ]]来代替[ ]
尽量使用$()将命令的结果赋给变量，而不是反引号
在复杂的场景下尽量使用printf代替echo进行回显

其他小技巧

路径尽量保持绝对路径，不容易出错，如果非要用相对路径，最好用./修饰
优先使用bash的变量替换代替awk sed，这样更加简短
简单的if尽量使用&&和||，写成单行。比如[[ x > 2]] && echo x
当export变量时，尽量加上子脚本的namespace，保证变量不冲突
会使用trap捕获信号，并在接受到终止信号时执行一些收尾工作
使用mktemp生成临时文件或文件夹
利用/dev/null过滤不友好的输出信息
会利用命令的返回值判断命令的执行情况
使用文件前要判断文件是否存在，否则做好异常处理
不要处理ls后的数据(比如ls -l | awk '{ print $8 }')，
- ls的结果非常不确定，并且平台有关
读取文件时不要使用for loop而要使用while read

Shell 脚本调试

Shell脚本的语法调试，使用bash的相关参数进行调试

sh [参数] 文件名.sh

-n 不要执行script，仅查询语法的问题
-v 在执行script之前，先将script的内容输出到屏幕上
-x 将使用的脚本的内容输出到屏幕，该参数经常被使用

脚本运行方式

Linux中Shell脚本的执行通常有4种方式，分别为工作目录执行，绝对路径执行，sh执行，Shell环境执行。

工作目录执行

工作目录执行，指的是执行脚本时，先进入到脚本所在的目录（此时，称为工作目录），然后使用./脚本方式执行，这种方式，需要脚本有执行权限，否则会报错Permission denied

绝对路径执行

绝对路径中执行，指的是直接从根目录/到脚本目录的绝对路径，同样也是需要脚本有执行权限

sh 执行

sh执行，指的是用脚本对应的sh或bash来接着脚本执行，所以，脚本不是必须要有执行权限

Shell 环境执行

Shell环境执行，指的是在当前的Shell环境中执行，可以使用 . 接脚本或 source 接脚本

. test.sh

注意，点后面有空格

source test.sh