适合系统管理新手的 bash 脚本编程-优快云博客

UNIX shell 实质上是用户、内核和系统硬件之间的接口。在任何 UNIX 或 Linux 系统上，shell 都是非常重要的，是学习正确的系统管理和安全保护最关键的方面之一。shell 通常由 CLI 驱动，可以直接控制或破坏系统。本文讨论的开放源码的 bash shell 是最强大、最实用、可扩展性最好的 shell 之一。在本文中，您将学习 bash 脚本编程的基本技术、日常使用方法以及用它创建可靠的 shell 脚本的方法。

常用缩略词

API： 应用程序编程接口
CLI： 命令行接口
SNMP： 简单网络管理协议

bash shell 的历史

Bourne Again Shell (bash) 诞生于 1987 年，是作为 GNU 项目开发的，许多 Linux 发行版很快就采用了它。当前，有许多不同的 bash 版本可免费使用。

bash 的优点之一是它具有内置的安全特性。bash 会准确地记录用户输入的命令，并把记录写到用户主目录中的隐藏文件 .bash_history 中。因此，如果实现 bash，就很容易更紧密地跟踪系统用户。实际上，对于许多 Linux 系统，bash 常常是预安装的默认 shell 环境。

bash 的命令语法和关键词源于 Korn shell (ksh) 和 C shell (csh) 的架构和技术细节并做了改进。另外，bash 的语法具有其他 shell 所没有的许多扩展。与其他 shell 相比，bash 中的整数计算更高效，而且 bash 可以更方便地重定向标准输出（stdout）和标准错误（stderr）。

bash 还非常适合于安全性要求高的环境，它具有受限制的启动模式，可以把 shell 中的用户限制为只能执行一组确定的命令。可以通过编辑自己的 bash shell 登录控制文件（即 .bashrc、.bash_profile、.bash_logout 和 .profile 等隐藏文件）定制登录 shell。

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bash shell 的用法和功能

要想编写有效的 bash shell 脚本，就必须掌握在 shell 中执行导航和日常任务的基本 bash 命令集。

bash 登录过程

在登录时，用户通常执行一个全局概要文件和两个个人文件（.bash_profile 和 .bashrc）。图 1 显示通常的过程。

图 1. bash shell 登录过程

现在，看看 Linux 用户典型的 .bash_profile（清单 1 ）和 .bashrc（清单 2 ）脚本。这些脚本是从用户的主目录装载的。

清单 1. 典型的 .bash_profile 文件

				

[fred.smythe@server01 ~]$ cat .bash_profile

# .bash_profile


# Get the aliases and functions

if [ -f ~/.bashrc ]; then

        . ~/.bashrc

fi


# User specific environment and startup programs

export JAVA_HOME=/usr/java/default

export PATH=$JAVA_HOME/bin:$PATH


PATH=$PATH:$HOME/bin


export PATH

在清单 2 中的 .bashrc 文件中，配置了一些用户别名并装载了全局 bashrc 文件（如果存在的话）。

清单 2. 典型的 .bashrc 文件

				

[fred.smythe@server01 ~]$ cat .bashrc

# .bashrc


# User specific aliases and functions


alias rm='rm -i'

alias cp='cp -i'

alias mv='mv -i'

alias tc6='cd /opt/tomcat/6.0.13'

alias conf6='cd /opt/tomcat/6.0.13/conf'

alias bin6='cd /opt/tomcat/6.0.13/bin'

alias scr='cd /opt/tomcat/scripts'

alias reports='cd /opt/tomcat/reports'

alias temp6='cd /opt/tomcat/6.0.13/template'


# Source global definitions

if [ -f /etc/bashrc ]; then

        . /etc/bashrc

fi

在图 2 中可以看到登录过程的细节。

图 2. bash shell 登录过程细节

在此之后，用户就可以使用 bash shell 环境变量 $PATH 中指定的标准命令集。如果某个命令不在用户的 $PATH 中，但是该用户有执行此命令的权限，那么必须使用完整的路径，见清单 3 。

清单 3. bash shell 中的 $PATH 问题示例

				

[fred.smythe@server01 ~]$ ifconfig -a

-bash: ifconfig: command not found

[fred.smythe@server01 ~]$ which ifconfig

/usr/bin/which: no ifconfig in (/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/home/fred.smythe/bin)

出现此问题的原因是二进制程序 ifconfig 不在用户定义的 PATH 变量中。但是，如果知道此命令的完整路径，就可以像清单 4 这样执行它。

清单 4. 使用命令的完整路径解决 bash shell 中的 $PATH 问题

				

[fred.smythe@server01 ~]$ /sbin/ifconfig -a

eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:50:56:96:2E:B3

          inet addr:10.14.33.60  Bcast:10.14.33.255  Mask:255.255.255.0

清单 5 演示一种使用别名解决此问题的方法。在 bash 脚本中，可能希望用完整路径运行命令，这取决于谁将运行脚本。

清单 5. 通过设置别名解决 bash shell 中的 $PATH 问题

				

[fred.smythe@server01 ~]$ alias ifconfig='/sbin/ifconfig'

[fred.smythe@server01 ~]$ ifconfig

eth0      Link encap:Ethernet  HWaddr 00:50:56:96:2E:B3

          inet addr:10.14.33.60  Bcast:10.14.33.255  Mask:255.255.255.0

          UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1

forking

命令或 bash shell 本身可能启动（或生成）新的 shell 子进程以执行某一任务，这称为 forking 。当这个新进程（子进程）正在执行时，父进程仍然在运行。如果父进程先于子进程死亡，那么子进程就成了死进程（也称为僵尸进程 ），这常常会导致进程或应用程序挂起。因此，必须以非常规方法杀死或终止挂起的进程。尽管父进程可以访问其子进程的进程 ID 并向它传递参数，但是反过来不行。当 shell 脚本进程退出或返回到父进程时，退出码应该是 0 。如果是其他值，那么进程很可能出现了错误或问题。

执行的最后一个命令的退出码（echo $? ）见清单 6 。

清单 6. 退出码示例

				

# ls -ld /tmp

drwxrwxrwt 5 root root 4096 Aug 19 19:45 /tmp

[root@server01 ~]# echo $?

0		// Good command return of 0.

[root@server01 ~]# ls -l /junk

ls: /junk: No such file or directory

[root@server01 ~]# echo $?

2		// Something went wrong, there was an error, so return 2.

清单 7 演示 bash 环境中的父进程和子进程。

清单 7. bash 环境中的父进程和子进程示例

				

[root@server02 htdocs]# ps -ef | grep httpd

UID       PID   PPID  C STIME TTY      TIME      CMD

root      8495     1  0 Jul26 ?        00:00:03 /usr/sbin/httpd -k start 

apache    9254  8495  0 Aug15 ?        00:00:00 /usr/sbin/httpd -k start

了解自己的环境

如果输入命令 env ，就会看到 bash shell 默认环境变量当前设置的值，包括您的用户名和 tty（终端）信息、$PATH 值和当前工作目录（$PWD）。请看一下清单 8 。

清单 8. bash 环境的示例

				

[fred.smythe@server01 ~]$ env

HOSTNAME=server01

TERM=screen

SHELL=/bin/bash

HISTSIZE=1000

SSH_CLIENT=10.12.132.3 56513 22

SSH_TTY=/dev/pts/0

USER=fred.smythe

LS_COLORS=no=00:fi=00:di=01;34:ln=01;36:pi=40;33:so=01;35:bd=40;33;01:cd=40;33;01:or=01;05

;37;41:mi=01;05;37;41:ex=01;32:*.cmd=01;32:*.exe=01;32:*.com=01;32:*.btm=01;32:*.bat=01;32

:*.sh=01;32:*.csh=01;32:*.tar=01;31:*.tgz=01;31:*.arj=01;31:*.taz=01;31:*.lzh=01;31:*.zip=

01;31:*.z=01;31:*.Z=01;31:*.gz=01;31:*.bz2=01;31:*.bz=01;31:*.tz=01;31:*.rpm=01;31:*.cpio=

01;31:*.jpg=01;35:*.gif=01;35:*.bmp=01;35:*.xbm=01;35:*.xpm=01;35:*.png=01;35:*.tif=01;35:

MAIL=/var/spool/mail/fred.smythe

PATH=/usr/local/bin:/bin:/usr/bin:/home/fred.smythe/bin

INPUTRC=/etc/inputrc

PWD=/home/fred.smythe

LANG=en_US.UTF-8

SHLVL=1

HOME=/home/fred.smythe

LOGNAME=fred.smythe

SSH_CONNECTION=10.14.43.183 56513 10.14.43.43 22

LESSOPEN=|/usr/bin/lesspipe.sh %s

G_BROKEN_FILENAMES=1

_=/bin/env

文件系统导航

可以使用清单 9 所示的 bash 命令导航 Linux 文件系统。

清单 9. 在 bash 环境中导航

				

[fred.smythe@server01 ~]$ ls -l

total 0

[fred.smythe@server01 ~]$ cd /tmp

[fred.smythe@server01 tmp]$ df -ha .

Filesystem            Size  Used Avail Use% Mounted on

/dev/mapper/vg_root-lv_tmp

                      2.0G   68M  1.8G   4% /tmp

在此清单中，每次只执行一个命令。但是，也可以使用分号（; ）分隔符一起运行它们，见清单 10 。

清单 10. 在 bash 中连续执行命令

				

[fred.smythe@server01 tmp]$ ls -l ;cd /tmp;df -ha .

total 40

-rw-r----- 1 root root  1748 May 22  2009 index.html

-rw-r----- 1 root root   786 Aug 17 04:59 index.jsp

drwx------ 2 root root 16384 Jul 15  2009 lost+found

drwx------ 2 root root  4096 Aug  9 21:04 vmware-root

Filesystem            Size  Used Avail Use% Mounted on

/dev/mapper/vg_root-lv_tmp

                      2.0G   68M  1.8G   4% /tmp

[fred.smythe@server01 tmp]$

在 bash 命令行上，命令补全特性可以减少日常任务所需的输入量。只需输入命令的开头，然后按 Tab 键。注意，如果由于权限限制无法访问某个命令或文件，那么命令补全也无效。

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在 bash 中获得帮助

bash 提供几种形式的帮助：

man （见清单 11 ）：

清单 11. bash 中的手册页示例

						

[fred.smythe@server01 tmp]$ man perl

PERL(1)                Perl Programmers Reference Guide                PERL(1)


NAME

   perl - Practical Extraction and Report Language


SYNOPSIS

 perl [ -sTtuUWX ] [ -hv ] [ -V[:configvar] ]     -cw ] [ -d[t][:debugger] ] [ -D

 [num- ber/list] ] [ -pna ] [ -Fpattern ] [ -l[octal] ] [ -0[octal/hexadecimal] ]

   [ -Idir ] [ -m[-]module ] [ -M[-] module... ] [ -f ] [ -C [number/list] ] 

   [ -P ] [ -S ] [ -x[dir] ]      [ -i[extension] ]      [ -e command ] [ -- ] 

   [ program- file ] [ argument ]...

whatis （见清单 12 ）：

清单 12. bash 中的 whatis 命令示例

						

[fred.smythe@server01 tmp]$ whatis perl

perl                 (1)  - Practical Extraction and Report Language

perl                (rpm) - The Perl programming language

apropos （见清单 13 ）：

清单 13. bash 中的 apropos 示例

						

[root@server01 ~]# apropos perl | more

B                    (3pm)  - The Perl Compiler

B::Asmdata           (3pm)  - Autogenerated data about Perl ops, 

     used to generate bytecode

B::Assembler         (3pm)  - Assemble Perl bytecode

which （见清单 14 ）：

清单 14. bash 中的 which 命令
[root@server01 ~]# which perl
/usr/bin/perl

bash shell 包含两类命令：内部的内置命令 和外部程序 （或外部筛选器和命令，它们通常是自含的二进制程序文件）。清单 15 说明如何使用 alias 命令在 bash 中寻找内置命令。

清单 15. 在 bash 中寻找内置命令

				

[root@server01 ~]# man -k builtins| more

. [builtins]         (1)  - bash built-in commands, see bash(1)

: [builtins]         (1)  - bash built-in commands, see bash(1)

[ [builtins]         (1)  - bash built-in commands, see bash(1)

alias [builtins]     (1)  - bash built-in commands, see bash(1)

bash [builtins]      (1)  - bash built-in commands, see bash(1)

bg [builtins]        (1)  - bash built-in commands, see bash(1)

bind [builtins]      (1)  - bash built-in commands, see bash(1)

break [builtins]     (1)  - bash built-in commands, see bash(1)

builtin [builtins]   (1)  - bash built-in commands, see bash(1)

可以使用 type 命令在 bash 中寻找特定的命令，见清单 16 。

清单 16. 使用 type 命令寻找内置命令

				

[root@apache-02 htdocs]# type lsof

lsof is /usr/sbin/lsof

[root@apache-02 htdocs]# type alias

alias is a shell builtin

清单 17 给出外部命令 lsof 的示例。此命令实际上是驻留在 Linux 文件系统中的二进制文件；它是通过同名的包安装的。

清单 17. 在 bash 中寻找外部命令详细信息

				

[root@server01 ~]# which lsof

/usr/sbin/lsof

[root@server01 ~]# rpm -qa lsof-4.78-3.i386

[root@server01 ~]# rpm -qa lsof

lsof-4.78-3.i386

即时 bash 脚本编程

bash shell 最强大的特性之一是允许即时命令行脚本编程。比如清单 18 中的示例，它设置一个 shell 变量，检查变量的值，如果值大于零，就自动地执行另一个命令。

清单 18. 用 bash 进行即时脚本编程

				

[fred.smythe@server01 ~]$ DEBUG=1

[fred.smythe@server01 ~]$ test $DEBUG -gt 0 && echo "Debug turned on"

Debug turned on

下面是即时编写的 for 循环示例（见清单 19 ）。注意，这里在 shell 提示下交互地输入；在每个 > 后面，输入交互式 shell 脚本的下一行。

清单 19. 在 bash 中即时编写的 for 循环

				

$ for SVR in 1 2 3

> do

> echo server0$SVR.example.com

> done

server01.example.com

server02.example.com

server03.example.com

注意，也可以将此代码作为分号分隔的连续命令予以运行。

使用关键词

for 命令并不是程序，而是称为关键词 的特殊内置命令。Linux 上一般 bash 版本的关键词列表见清单 20 。

清单 20. bash 中的关键词

				

true, false, test, case, esac, break, continue, eval, exec, exit, export, readonly, 

return, set, shift, source, time, trap, unset, time, date, do, done, if, fi, else, elif, 

function, for, in, then, until, while, select

在为 shell 变量选择名称时，应该避免使用这些关键词（也称为 bash shell 保留字 ）。

在 bash 中用管道输送命令

bash shell 允许重定向 Linux 或 UNIX 系统上的标准输入、标准输出和标准错误。请看清单 21 中的示例。

清单 21. 在 bash 中用管道输送命令

				

$ USER="fred.smythe"

$ echo -n "User $USER home is: " && cat /etc/passwd | grep $USER | awk -F: '{print $6}'

User fred.smythe home is: /home/fred.smythe

$

# Re-direction of standard output (>) of the date command to a file : 

[root@server01 ~]# date > /tmp/today.txt

[root@server01 ~]# cat /tmp/today.txt

Thu Aug 19 19:38:33 UTC 2010 


# Re-direction of standard input (<) to standard output (>) … 

[root@server01 ~]# cat < /tmp/today.txt > /tmp/today.txt.backup

[root@server01 ~]# cat /tmp/today.txt.backup

Thu Aug 19 19:38:33 UTC 2010

复合命令行

复合命令行可以使用和组合标准输入、标准输出和标准错误重定向和/或管道的多个实例，从而执行具有较高准确性的复杂操作。清单 22 提供一个示例。

清单 22. 在 bash 中执行重定向的示例

				

# command1 < input_file1.txt > output_file1.txt

# command1 | command2 | command3 > output_file.log

例如，通过使用复杂的组合命令行，可以搜索找到的所有压缩的错误日志并统计错误数量，由此查明 Apache 拒绝权限错误的数量。

$ find ./ -name 'error_log.*.gz' | xargs zcat | grep 'Permission denied'| wc -l

3

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编写高质量的 bash 脚本

要想完成生产质量或企业级的脚本编程，必须记住以下几个要点：

一定要用简短的标题注释脚本。
要加上足够的注释，这样以后就可以轻松地想起原来编写代码的原因。请记住，脚本的第一行必须是 #!/bin/bash 行。
应该把脚本的操作记录在日志文件中并加上日期和时间戳，以便日后检查。输出应该很详细，应该记录成功消息并清楚地表述错误消息或条件。记录脚本的启动和停止时间也可能有意义。可以使用 tee 命令把消息同时写到日志和标准输出：
DATEFMT=`date "+%m/%d/%Y %H:%M:%S"`
echo "$DATEFMT: My message" | tee -a /tmp/myscript.log

如果脚本要写入日志文件，那么应该创建新的日志文件，并在日志文件名中包含日期、小时、分钟甚至秒。这样的话，在每次运行脚本时，可以使用简单的 find 命令循环和压缩脚本的日志：

DATELOG=`date "+%m%d%y"`

LOGFILE="/data/maillog/mail_stats.log.$DATELOG"


# gzip the old mail_stats logs, older than 7 days

find /logs -type f -name "mail_stats.log.????????????" -mtime +7 | xargs gzip -9


        	# remove the old gzipped mail_stats logs after 30 days 

        	find /logs -type f -name "mail_stats.log.*.gz" -mtime +30 -exec rm {} \;


        	# mail_log utility log resets

echo "" > /var/log/mail_stats.log.$DATELOG

应该在脚本中加入错误检查逻辑，不要假设任何东西是正确的。这样做会减少日后的很多麻烦和挫折。
尽可能在脚本中使用函数和 shell 脚本库（通过导入另一个脚本）。这样做可以重用经过测试的可靠的代码，避免重复编写脚本代码并减少错误。

要对用户提供的输入参数进行筛选：

NUMPARAMETERS="$#"

if [ $NUMPARAMETERS != 3 ];then

  echo "Insufficient number of parameter passed!”

  echo “Please run script in format ./myscript.sh $1 $2 $3” 

  exit 2

fi

考虑在脚本中增加调试模式或功能 — 比如使用 set –x 命令。
在脚本中添加对某些事件发出警报的功能。可以使用 SNMP 命令或听得到的铃声（echo x ）发出警报，然后用 mail 命令发送电子邮件。
如果用户将像使用交互式菜单那样使用您编写的脚本，那么要考虑用户的环境 shell 和他们有权访问的命令。如果不确定，那么脚本中的所有命令都应该使用完整路径。
在 bash shell 脚本中添加独特的返回码。这样的话，在编写大脚本时，可以根据返回码轻松地找到发生错误或问题的准确位置：
if [ “$ERRCHECK” != “” ];then
echo “Error Detected : $ERRCHECK ! Cannot continue, exit $EXITVAL value”
exit $EXITVAL
fi
在试验室环境中，针对可能出现的所有情况全面测试脚本。还应该让其他用户对脚本执行测试，让他们故意尝试 “破坏” 脚本。
如果脚本操作来自用户或数据输入文件的输入数据，那么一定要全面筛选、检查和检验输入数据。操作数据列表的脚本应该可以处理多个不同的数据列表集。
对于长时间运行的脚本，考虑在脚本中添加超时功能，以便在 n 分钟之后终止或停止脚本：
stty –icannon min 0 time 1800
在代码中适当地进行缩进，增加代码的可读性。

对于用于特殊用途的脚本，可能希望添加交互式警告提示消息，从而向用户说明脚本的用途。例如，清单 23 中的脚本获取远程日志并创建一个报告电子邮件。

清单 23. 获取并报告日志的简单 bash 脚本

				

#!/bin/bash


cd /data01/maillog


MAILSVRS=$(/bin/cat /data01/maillog/mail_servers)

DATELOG=`date "+%m%d%y"`

ALLMAILLOGS="/data01/maillog/all_svr_maillogs.$DATELOG"

MAILREPORT="/data01/maillog/all_svr_maillogs.report.$DATELOG"

MAILADDRESSES=$(/bin/cat /data01/maillog/addresses)

MAILADMINS="admin1@example.com, admin2@example.com"

MAILSTATSLOGALL="/data01/maillog/mailstats.log.all.$DATELOG"

DELDAYSLOGS=10


echo “Mail Report to $ MAILADMINS” 


# 1 - Get some logs …

for svr in $MAILSVRS

do

  if [ -e "/data01/maillog/$svr.maillog.$DATELOG.gz" ]; then

     /bin/rm -f /data01/maillog/$svr.maillog.$DATELOG.gz

  fi

done


# 2 - Combine all maillogs from all servers to onefile ($ALLMAILLOGS) ...

/bin/zcat server16.maillog.$DATELOG.gz server17.maillog.$DATELOG.gz 

server18.maillog.$DATELOG.gz server19.maillog.$DATELOG.gz >> 

$ALLMAILLOGS


# 3 - Run another script 

/bin/cat $ALLMAILLOGS | /data01/maillog/mymailstats.pl | tee -a $MAILREPORT


# 4 -  Get all of the mailstats logs to one log file to send by Email

  /bin/cat /data01/maillog/mailstats.log.server*.$DATELOG > $MAILSTATSLOGALL

# Send the $MAILADMINS the mail reports

  /bin/cat $MAILSTATSLOGALL | mail -s "ACME Servers Outbound Mail Servers 

  mailstats:$DATELOG" $MAILADMINS

下载本文的源代码可以得到此脚本的改进版，其中包含更健全的特性。

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bash 脚本编程中的变量、语法格式和结构

在 bash 中，可以通过几种方法定义和设置变量。清单 24 中的脚本给出这些 shell 变量声明方法的示例。

清单 24. 定义 bash 变量

				

$ cat a.sh

#!/bin/bash


A="String Value 1"

B='String Value 2'

C=9675

D=96.75

export E="String Value 3"

# if the variable $F is not ALREADY set to a value, assign "String Value 4" ...

F=${F:="String Value 4"}


echo "A=$A"

echo "B=$B"

echo "C=$C"

echo "D=$D"

echo "E=$E"

echo "F=$F"


exit 0


$ ./a.sh

A=String Value 1

B=String Value 2

C=9675

D=96.75

E=String Value 3

F=String Value 4

收集用户输入

要想收集用户输入，应该使用 read 语句并向用户输入分配一个变量，见清单 25 。

清单 25. 在 bash 脚本中获取用户输入

				

$ cat prompt.sh

#!/bin/bash

echo "Please enter your first and last name:"

read ans

echo "Hellow $ans , welcome to bash scripting ...!"

exit 0


$ ./prompt.sh

Please enter your first and last name:

Joe Jackson

Hello Joe Jackson , welcome to bash scripting ...!