RHCE——十三、Shell自动化运维编程基础，2024年最新【面试必会

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/2401_83621384/article/details/137902352

本文详细介绍了Shell编程的基础知识，包括为何学习Shell、Shell的起源、概念及其作为脚本语言的角色。文中强调了Shell编程在运维自动化中的重要性，并提供了学习建议和编写规范，帮助读者掌握Shell脚本的编写技巧。此外，还提到了脚本执行的不同方法，以增强实际操作能力。

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先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7

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RHCE板块

欢迎来到我的博客，这里是Linux板块，配合之前RHCSA进阶，希望我的博客可以帮助到您，感谢您的阅读，有什么问题还希望一起探讨交流，感谢各位的支持，感谢！

一、为什么学习和使用Shell编程

简单易学
解释性语言，不需要编译即可执行
对于一个合格的系统管理员来说，学习和掌握Shell编程是非常重要的，通过shell程序，可以在很大程度上简化日常的维护工作，使得管理员从简单的重复劳动中解脱出来

二、Shell是什么

1、shell起源

1964年，美国AT&T公司的贝尔实验室、麻省理工学院及美国通用电气公司共同参与开始研发一套可以安装在大型主机上的多用户、多任务的操作系统，该操作系统的名称为Multics。
1970年，丹尼斯•里奇和汤普逊启动了另外一个新的多用户、多任务的操作系统的项目，他们把这个项目称之为UNICS。
1973年，使用C语言重写编写了Unix。通过这次编写，使得Unix得以移植到其他的小型机上面。
1979年，第一个重要的标准UNIX Shell在Unix的第7版中推出，并以作者史蒂夫•伯恩（StephenBourne）的名字命名，叫做Bourne Shell，简称为sh。
20世纪70年代末，C Shell作为2BSD UNIX的一部分发布，简称csh。之后又出现了许多其他的Shell程序，主要包括Tenex C Shell（tcsh）、Korn Shell（ksh）以及GNU Bourne-Again shell（bash）。

2、查看当前系统支持的shell

[root@server ~]# cat /etc/shells
/bin/sh
/bin/bash
/usr/bin/sh
/usr/bin/bash

3、查看当前系统默认shell

[root@server ~]# echo $SHELL
/bin/bash

4、Shell 概念

Shell（外壳）：是一种命令解释器程序，它能识别用户输入的各种命令，并传递给操作系统
结构图：

真正能够控制计算机硬件（CPU、内存、显示器等）的只有操作系统内核（Kernel），图形界面和命令行只是架设在用户和内核之间的一座桥梁，由于安全、复杂、繁琐等原因，用户不能直接接触内核（也没有必要），需要另外再开发一个程序，让用户直接使用这个程序；该程序的作用就是接收用户的操作（点击图标、输入命令），并进行简单的处理，然后再传递给内核，这样用户就能间接地使用操作系统内核
用户界面和命令行就是这个另外开发的程序，就是这层“代理”。在Linux下，这个命令行程序叫做 Shell，Shell 是一个应用程序，它连接了用户和 Linux 内核，让用户能够更加高效、安全、低成本地使用 Linux 内核，这就是 Shell 的本质。
Shell 本身并不是内核的一部分，它只是站在内核的基础上编写的一个应用程序，它和 QQ、迅雷、Firefox 等其它软件没有什么区别。然而 Shell 也有着它的特殊性，就是开机立马启动，并呈现在用户面前；用户通过 Shell 来使用 Linux，不启动 Shell 的话，用户就没办法使用 Linux。

三、Shell 程序设计语言

1、Shell 也是一种脚本语言

任何代码最终都要被“翻译”成二进制的形式才能在计算机中执行。
有的编程语言，如 C/C++、Pascal、Go语言、汇编等，必须在程序运行之前将所有代码都翻译成二进制形式，也就是生成可执行文件，用户拿到的是最终生成的可执行文件，看不到源码。这个过程叫做编译（Compile），这样的编程语言叫做编译型语言，完成编译过程的软件叫做编译器（Compiler）。
有的编程语言，如 Shell、JavaScript、Python、PHP等，需要一边执行一边翻译，不会生成任何可执行文件，用户必须拿到源码才能运行程序。程序运行后会即时翻译，翻译完一部分执行一部分，不用等到所有代码都翻译完。这个过程叫做解释，这样的编程语言叫做解释型语言或者脚本语言（Script），完成解释过程的软件叫做解释器。
编译型语言的优点是执行速度快、对硬件要求低、保密性好，适合开发操作系统、大型应用程序、数据库等。
脚本语言的优点是使用灵活、部署容易、跨平台性好，非常适合 Web 开发以及小工具的制作。
Shell 就是一种脚本语言，我们编写完源码后不用编译，直接运行源码即可。

2、用途

shell脚本的优势在于处理操作系统底层的业务（linux系统内部的应用都是shell脚本完成）因为有大量的linux系统命令为它做支撑。2000多个命令都是shell脚本编程的有力支撑，特别是grep、awk、sed等。例如：一键软件安装、优化、监控报警脚本，常规的业务应用，shell开发更简单快速，符合运维的简单、易用、高效原则。
PHP、Python优势在于开发运维工具以及web界面的管理工具，web业务的开发等。处理一键软件安装、优化，报警脚本。常规业务的应用等php/python也是能够做到的。但是开发效率和复杂比用shell就差很多了。

四、如何学好shell

1、熟练掌握shell编程基础知识

熟练使用vi（vim）编辑器
熟练掌握Linux基本命令
熟练掌握文本三剑客工具（grep、sed、awk）
熟悉常用服务器部署、优化、日志及排错

2、建议

掌握Shell脚本基本语法
形成自己的脚本开发风格
从简单做起，简单判断，简单循环
多模仿，多参考资料练习，多思考
学会分析问题，逐渐形成编程思维
编程变量名字要规范，采用驼峰语法表示
不要拿来主义，特别是新手

五、Shell脚本的基本元素

1、基本元素构成：

第1行的“#!/bin/bash”
注释：说明某些代码的功能
可执行语句：实现程序的功能

2、Shell脚本中的注释和风格

作用：通过在代码中增加注释可以提高程序的可读性
传统的Shell只支持单行注释，其表示方法是一个井号“#”，从该符号开始一直到行尾都属于注释的内容，如：

#comment1
#comment2
#comment3
...

多行注释：使用冒号“:”配合here document，语法如下：

:<<'xxxx'
comment1
comment2
comment3
……
xxxx

xxxx 可以是字符或数字，单引号可以不加，但以防出现莫名其妙的意外发生，比如发生字符扩展，命令替换

六、Shell脚本编写规范

1、脚本开头

开头指定脚本解释器：#!/bin/sh 或 #!/bin/bash
其他行#表示注释
程序段开头需要加版本版权等信息，如：

# Date:创建日期
# Author:作者
# Mail:联系方式
# Function:功能
# Version:版本

脚本自动增加注释版权信息

[root@server ~]# vim ~/.vimrc # 新建配置文件
autocmd BufNewFile *.py,*.cc,*.sh,*.java exec ":call SetTitle()"
 
func SetTitle()
    if expand("%:e") == 'sh'
        call setline(1,"#!/bin/bash")
        call setline(2,"##############################################################")
        call setline(3, "# File Name: ".expand("%"))
        call setline(4, "# Version: V1.0")
        call setline(5, "# Author: Andy\_Sun")
        call setline(6, "# Email: Andy\_Sun@163.com")
        call setline(7, "# Organization: http://www.cnblogs.com/Andy\_Sun/")
        call setline(8, "# Created Time : ".strftime("%F %T"))
        call setline(9, "# Description:")
        call setline(10,"##############################################################")
        call setline(11, "")
    endif
endfunc

在这里插入图片描述

例：创建一个标准的脚本，实现有注释信息，版权信息，内容任意，并执行

[root@server ~]# vim cmatrix.sh
wget http://archive.ubuntu.com/ubuntu/pool/universe/c/cmatrix/cmatrix_1.2a.orig.tar.gz
tar xvf cmatrix_1.2a.orig.tar.gz
cd cmatrix-1.2a
yum install -y  ncurses-devel
yum install -y  gcc
./configure && make && make install
echo "Program installation complete !"
echo "Program installation complete !"
echo "Program installation complete !"
[root@server ~]# bash cmatrix.sh 
[root@server ~]# cmatrix

在这里插入图片描述

2、脚本中尽量不用中文注释

别吝啬添加注释，必要的注释方便自己别人理解脚本逻辑和功能
尽量用英文注释，防止本机或切换系统环境后中文乱码的困扰
单行注释，可以放在代码行的尾部或代码行的上部
多行注释，用于注解复杂的功能说明，可以放在程序体中，也可以放在代码块的开始部分代码修改时，对修改的内容

3、多使用内部命令

无论碰到哪种情况，请尽量考虑使用内部命令而不是外部命令
内部命令执行的效率高，性能好

4、没有必要使用cat命令

这是我们经常在论坛里讨论的话题之一。没有必要使用cat命令指的是在有些时候，我们会发现根本没有必要使用cat命令。使用了多余的cat命令会让你的代码看起来很丑陋，而且还会带来性能上的问题
例如：以下两条命令的结果一样

[root@server ~]# cat /etc/passwd | grep root
[root@server ~]# grep root /etc/passwd

5、仔细阅读出错信息

程序员常犯的一个错误是：当我们敲入的命令报错后，我们中的大多数人只是对错误信息一瞥而过，而不会去认真的读一读，很多时候，错误信息里就包含了解决办法
有时候我们修改了某个错误并再次运行后，系统依旧会报错。然后我们再次修改，但系统再次报错。这可能会持续很长时间。但实际上，旧的错误可能已经被纠正，只是由于出现了其它一些新错误才导致系统再次报错。而我们依旧在怀疑为什么修改好的代码依然不能正常运行。
因此，请你养成仔细阅读错误信息的习惯。

6、文件名以sh结尾

shell脚本文件名应见名知义，扩展名位sh，如：backup_mysql.sh

7、代码缩进

shell没有强制要求，但建议缩进，这样可以提高阅读性，程序更有层次感，
例：编写九九乘法表

[root@server ~]# vim 99.sh

#!/bin/bash

for((i=1;i<10;i++))
do
        echo  -ne  "$i\t"
done
echo
for((i=1;i<70;i++))
do
        echo  -n  "="
done
echo
for((i=1;i<10;i++))
do
        for((j=1;j<=i;j++))
        do
                echo  -en  "$i\*$j=$[i\*j]\t"
        done
        echo
done
[root@server ~]# bash 99.sh 
1	2	3	4	5	6	7	8	9	
=====================================================================
1*1=1	
2*1=2	2*2=4	
3*1=3	3*2=6	3*3=9	
4*1=4	4*2=8	4*3=12	4*4=16	
5*1=5	5*2=10	5*3=15	5*4=20	5*5=25	
6*1=6	6*2=12	6*3=18	6*4=24	6*5=30	6*6=36	
7*1=7	7*2=14	7*3=21	7*4=28	7*5=35	7*6=42	7*7=49	
8*1=8	8*2=16	8*3=24	8*4=32	8*5=40	8*6=48	8*7=56	8*8=64	
9*1=9	9*2=18	9*3=27	9*4=36	9*5=45	9*6=54	9*7=63	9*8=72	9*9=81

在这里插入图片描述

七、shell脚本执行

1、方法1

使用sh或bash命令执行脚本，不需要执行权限（建议使用），脚本中可以不指定解释器

[root@server ~]# vim test.sh
#!/bin/bash
echo  "china"

[root@server ~]# bash test.sh
china
[root@server ~]# sh test.sh
china

可以使用bash -n 脚本名，进行语法检测，且不执行脚本
可以使用bash -x 脚本名，进行脚本执行跟踪，逐条语句的跟踪执行

2、方法2

切换到脚本所在目录使用./执行脚本，需要执行权限

[root@server ~]# ./test.sh
-bash: ./test.sh: 权限不够
[root@server ~]# chmod +x test.sh
[root@server ~]# ./test.sh

3、方法3

绝对路径执行脚本，需要执行权限

[root@server ~]# vim /t1.sh
#!/bin/bash
echo  "china"

[root@server ~]# /t1.sh
-bash: /t1.sh: 权限不够

[root@server ~]# chmod +x /t1.sh
[root@server ~]# /t1.sh
china

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