【测试语言基础篇二】Shell脚本之基础知识学习（一）

一、shell简介

shell是一个运行在linux/UNIX环境下的命令行解释器。是介于操作系统内核和用户之间的一个“中介”，shell通过提供一个交互式的输入输出环境，可以解释和运行用户输入的命令，并将程序的运行结果输出给用户。

在当前的PC和手机上运行应用程序，通过鼠标双击桌面图标，或者点击手机屏幕上的App图标就可以了。而早期的计算机比较昂贵，就和现在的超算一样，一台机器很多人共同使用，而且没有图形交互界面，那用户是如何使用计算机，如何在计算机上跑自己的程序呢？很简单，通过多个终端（一般是键盘和显示器）和计算机连接，不同的用户通过终端，使用各自的账户登录系统，登录系统后，操作系统会给每个登录的用户启动一个shell程序，通过这个交互式的命令行环境，用户就可以输入和运行不同的命令，或者运行指定的脚本。

1、Bash介绍

shell解释器本身是一个应用程序，shell解释器是UNIX/Linux最重要的应用工具之一，早期的UNIX下默认配置的shell解释器是sh，sh是Bourne Shell的简称，一般位于/usr/bin/sh或/bin/sh目录下。

wit@pc:/# whereis sh
sh: /usr/bin/sh /usr/share/man/man1/sh.1.gz

Bash是目前Linux下使用最广泛的一个shell解释器，Bash是Bourne Again Shell的简称，全称是：GNU Bourne-Again SHell。Bourne shell是由斯蒂芬-波恩编写的UNIX shell，后续随着UNIX、Linux操作系统家族的不断演进和发展，对应的shell版本也随之做了很多改进。

Bash对sh做了很多改进，用户体验比sh提高了不少，目前是很多Linux操作系统默认配置的shell解释器。在Ubuntu-20.04下，我们可以通过查看SHELL变量的值来查看当前使用的shell解释器：

wit@pc:/# echo $SHELL
/bin/bash

2、其他的shell解释器

除了常用的Bash解释器外，还有一些其他常用的shell解释器：

• C shell：（/usr/bin/csh）
• K shell：（/usr/bin/ksh）
• Shell for Root（/sbin/sh）
• zsh：不兼容Bash，但可以通过其特有的仿真模式(emulation mode)来兼容Bash、csh、ksh的仿真

3、为什么要学习shell脚本？

脚本应用知识对于从事Linux运维、系统管理的工程师来说是必须要掌握的。对从事嵌入式开发、Linux开发的人来说，想要了解系统上电后，系统是如何从内核、用户进程到启动脚本启动各种服务的，掌握shell编程的一些语法和细节是很有必要的，它会帮你了解系统启动的更多细节。

总之，一句话，如果你想精通Linux，无论是系统管理、运维，还是开发，掌握shell编程，是一把利器，会让你后续的学习和工作事半功倍，如虎添翼。

二、shell 启动

现在的Linux操作系统一般都支持两种方式启动：文本模式和图形模式。文本模式一般应用于服务器这种不需要图形界面的场景，用户远程登录服务器，通过命令行与服务器进行交互；而普通的PC桌面操作系统一般会运行在图形模式下，通过桌面管理器和图标，方便用户通过鼠标点击进行交互。

根据操作系统这两种不同的启动方式，shell的启动一般分为两种，以Bash为例，可以分为两种：

• 文本模式下的Bash启动
• 图形模式下的Bash启动

1、文本模式下的Bash启动

在Ubuntu为例，系统上电后，Linux内核初始化一系列组件，成功启动后，会开启第一个用户进程：init进程，然后在init进程中继续运行用户登录login程序，用户输入的用户名和密码验证通过后，会根据脚本中的配置，启动默认的shell解释器：Bash，此时你就会看到一个交互式的命令环境，Bash会不断地解释和运行用户输入的各种命令。

在Ubuntu-20.04环境下，敲击快捷键Ctrl+Alt+F3，就会进入Ubuntu的文本模式，登录tty3终端，输入用户名和密码后，就可以进入到Bash的交互环境，等待用户输入各种命令运行：

2、图形模式下的Bash启动

现在的桌面操作系统一般模式是在图形模式下启动，内核初始化完成后，会启动一个桌面管理器，加载桌面环境和各种应用程序图标，用户通过鼠标点击来运行不同的程序。

为了能在图形模式下运行Bash，不同的操作系统一般都会提供了虚拟终端模拟软件，如在Ubuntu-20.04下，就有一个叫作Terminal的虚拟终端软件：

点击运行，就会运行这个Terminal终端程序，并启动默认的shell解释器：Bash

使用pstree命令查看进程树，可以看到虚拟终端terminal和Bash之间的关系：

# pstree
gnome-terminal-─┬─bash───pstree

通过进程关系我们可以看到，当用户点击terminal图标启动虚拟终端工具后，Linux是以gnome-terminal进程来运行这个终端工具的，然后基于整个进程创建一个子进程bash来运行Bash shell。

在 Ubuntu-20.04 下，使用 Ctrl+Alt+F2 和 Ctrl+Alt+F3快捷键，可以在图形模式和文本模式下切换，通过不同的终端来启动Bash。

三、shell 命令执行

当我们在Bash的交互环境下输入命令时，Bash是如何执行我们输入的各种命令的呢？

zhaixue@ubuntu:~$ time

real 0m0.000s
user 0m0.000s
sys 0m0.000s
zhaixue@ubuntu:~$ ls
cscope.out Documents Music Public Videos
Desktop Downloads Pictures Templates vmware-tools-distrib
zhaixue@ubuntu:~$ ps
PID TTY TIME CMD
3016 pts/0 00:00:00 bash
3181 pts/0 00:00:00 ps

我们在bash交互环境下输入的命令，bash会新建一个子进程，然后各个命令以子进程的形式运行，运行结束后，子进程退出，重新回到shell当前的进程，等待用户输入新的命令执行，周而复始。

shell在读取用户输入的命令时，首先会把用户输入的一行命令字符串分解成一个个单词和运算符，并使用引用规则对这些单词进行解析，把这些单词解析成命令、变量或其他结构，执行这些命令，等待其退出的状态，并根据这个状态来决定后续的执行或处理操作。

shell中的注释符是#，shell在解析命令时，遇到#，会将注释的这一整行都忽略掉，不再进行解析。

命令被拆分成单词后，就会得到一个一个的简单命令，及其可选的参数列表。shell会根据这个命令名，去搜索这个命令，搜索到了才会去执行它，搜索的顺序如下：

• 看看是不是有同名的函数
• shell内部的命令
• 文件系统PATH路径下的可执行二进制文件

命令的退出状态

在Linux或UNIX世界中，如果命令运行正确，不会给任何提示，一切都是安静的，说明一切都是正确的。只有错误和异常发生，才会有警告或错误的信息出来。当一个命令运行结束后，它的退出状态就是当前shell使用waitpid观察其子进程的返回值。命令正确执行，返回值为0，命令执行错误，返回值是1~255中间的某一个，不同的返回值代表不同的错误，可以使用perror来解析每个错误码对应的具体错误信息。

四、shell 命令提示符

Linux是个多用户操作系统，可以同时登陆多个用户，对于登陆系统的每一个用户，Linux系统一般都会启动一个默认的shell解释器来跟用户交互，不同的用户可以指定自己的shell解释器，在/etc/passwd文件下，有各个用户的账户密码配置，包括指定的默认shell解释器：

root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
zhaixue:x:1000:1000:zhaixue.cc,,,:/home/zhaixue:/bin/bash
tftp:x:127:134:tftp daemon,,,:/srv/tftp:/usr/sbin/nologin
statd:x:129:65534::/var/lib/nfs:/usr/sbin/nologin

对于一些特殊的用户，比如用来TFTP服务、NFS服务的用户，它们主要用来使用系统的某一项资源，它们一般不需要启动bash这个服务，所以一般将这个shell选项设置成nologin。

对于普通的用户，启动Bash程序后，一般会有一个$的提示符，表示当前用户是普通用户

zhaixue@ubuntu:~$

而对于超级权限用户：root用户，一般会有一个#的提示符，表示当前用户是超级权限用户

wit@pc:~#

1、修改命令提示符

在Ubuntu环境下，以笔者的虚拟机为例，使用普通用户（zhaixue.cc）登录时，打开一个shell终端，对应的提示符格式为：

1. zhaixue@ubuntu:~$ pwd
2. /home/zhaixue
3. zhaixue@ubuntu:~$ echo $HOME
4. /home/zhaixue
5. zhaixue@ubuntu:~$ cd /home/linux-5.10-rc3/
6. zhaixue@ubuntu:/home/linux-5.10-rc3$

打开一个shell终端，默认打开目录路径为~，即$HOME的值，显示颜色为蓝色，这个值在不用的用户登录下不一样，总之会对应登录用户的家目录。$提示符表示当前是普通用户，只能对$HOME下的文件进行读写操作，对系统其它目录下的文件只有读的权限。@前面的绿色字符串表示当前用户，@后面的绿色字符串表示当前系统。

shell的终端提示符格式是由~/.bashrc文件中的命令提示符环境变量PS1指定的：

if [ "$color_prompt" = yes ]; then
PS1='${debian_chroot:+($debian_chroot)}\[\033[01;32m\]\u@\h\[\033[00m\]:\[\033[01;34m\]\w\[\033[00m\]\$ '
else
PS1='${debian_chroot:+($debian_chroot)}\u@\h:\w\$ '
fi

其中@前面的\u表示当前用户名称，\h表示主机名称，\w表示工作目录，每个选项前的[\033[01;32m]用来指定显示的颜色，大家可以根据自己的爱好，定制自己的颜色。当打开的工作目录很深时，命令提示符就会很长，留给后续命令的输入空间很少了，此时你可以删除一些必要的显示选项。比如我的root用户就设置得很短，修改/root/.bashrc中的PS1变量：

1. PS1='${debian_chroot:+($debian_chroot)}\[\033[01;32m\]\u@pc\[\033[00m\]:\[\033[01;34m\]\w\[\033[00m\]\$ '

然后在shell终端下切换到root用户，我的shell终端的命令提示符就变成了下面的样子，而且跟普通用户一样，可以彩色显示：

1. zhaixue@ubuntu:~$ su
2. Password:
3. root@pc:/home/zhaixue# cd ~
4. root@pc:~# pwd
5. /root
6. root@pc:~#

2、shell显示颜色表

字体颜色	字体背景颜色	显示方式
30：黑色	40：黑色	0：默认配置
31：红色	41：深红色	1：高亮显示
32：绿色	42：绿色	4：下划线
33：黄色	43：黄色	5：闪烁
34：蓝色	44：蓝色	7：反白显示
35：紫色	45：紫色	8：隐藏
36：深绿色	46：深绿
37：白色	47：白色
显示举例：

1. \033[1;32;40m 1是高亮显示，可选；31设置字体颜色为绿色；40m是字体背景颜色
2. \033[0m 0表示恢复终端默认颜色
3. \[\033[01;32m\]\u@pc 设置用户名为字体颜色为绿色
4. \[\033[00m\]: 设置冒号分隔符：颜色为默认颜色，即白色
5. \[\033[01;34m\]\w 设置路径名称为蓝色
6. echo -e "\033[01;34mhello" 将字符串hello显示为蓝色

思考：如何通过shell配置文件，来指定不同用户指定的shell？修改/etc/passwd就可以了