Linux Shell 编程

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本文详细介绍Shell编程的基础知识，涵盖Shell脚本的格式要求、执行方式、变量定义、环境变量设置、运算符、条件判断等内容，并通过实际案例展示Shell脚本在Linux系统管理中的应用。

Linux Shell 编程

1.为什么要学习 Shell 编程
2.Shell 是什么
3.快速入门shell 脚本
- 3.1 什么是脚本
- 3.2 脚本格式要求
- 3.3 脚本的常用执行方式
- 3.4 shell脚本的内存环境
4.shell 的变量
- 4.1 Shell 的变量的介绍
- 4.2 shell 变量的定义
5.设置环境变量
- 5.1 基本语法
- 5.2 自定义环境变量
6.位置参数变量
- 6.1 介绍
- 6.2 基本语法
- 6.3 位置参数变量应用实例
7.预定义变量
- 7.1 基本介绍
- 7.2 基本语法
- 7.3 应用实例
8.运算符
9.条件判断
- 9.1 基本语法
- 9.3 常用判断条件
- 9.4 应用实例
10.流程控制
- 10.1 if 判断
- 10.2 case 语句
- 10.3 for 循环
- - 比较\$*和\$@区别
  - for 循环体中使用cat
- 10.4 while 循环
11.read 读取控制台输入
12.函数
- 12.1 系统函数
- 12.2 自定义函数
13.Shell 编程综合案例

1.为什么要学习 Shell 编程

1)Linux 运维工程师在进行服务器集群管理时，需要编写 Shell 程序来进行服务器管理。

2)对于 JavaEE 和 Python 程序员来说，工作的需要，你的老大会要求你编写一些 Shell 脚本进行程序或者是服务器的维护，比如编写一个定时备份数据库的脚本。

3)对于大数据程序员来说，需要编写 Shell 程序来管理集群。

2.Shell 是什么

示意图

Shell 是一个命令行解释器，它为用户提供了一个向 Linux 内核发送请求以便运行程序的界面系统级程序，用户可以用 Shell 来启动、挂起、停止甚至是编写一些程序.

Linux 中的 Shell 有很多类型，其中最常用的几种是：

Bourne shell (sh)
C shell (csh)
Korn shell (ksh)

1）Bourne shell：是 UNIX 最初使用的 shell，并且在每种 UNIX 上都可以使用, 在 shell 编程方面相当优秀，但在处理与用户的交互方面做得不如其他几种shell。

2）Bourne Again shell：Linux 操作系统缺省的 shell 是Bourne Again shell，它是 Bourne shell 的扩展，简称 Bash，与 Bourne shell 完全向后兼容，并且在Bourne shell 的基础上增加、增强了很多特性。Bash放在/bin/bash中，它有许多特色，可以提供如命令补全、命令编辑和命令历史表等功能，它还包含了很多 C shell 和 Korn shell 中的优点，有灵活和强大的编程接口，同时又有很友好的用户界面。

Linux提供的Shell解析器有：

[tom@hadoop101 ~]$ cat /etc/shells 
/bin/sh
/bin/bash
/sbin/nologin
/bin/dash
/bin/tcsh
/bin/csh

bash和sh的关系：

[tom@hadoop101 bin]$ ll | grep bash
-rwxr-xr-x. 1 root root 941880 5月  11 2016 bash
lrwxrwxrwx. 1 root root      4 5月  27 2017 sh -> bash

Centos默认的解析器是bash：

[tom@hadoop102 bin]$ echo $SHELL
/bin/bash

3.快速入门shell 脚本

3.1 什么是脚本

脚本是针对于解释型语言，编译型语言没有这个东西。因为编译型语言直接编译为机器码，不需要解释执行。

脚本到底是啥呢？

脚本就是解释型语言命令行的一个集合。

3.2 脚本格式要求

1.脚本以 #!/bin/bash 开头

#!/bin/bash是指：此脚本使用/bin/bash来解释执行

#! 是特殊的表示符
其后面跟的是解释此脚本的shell的路径

在这里插入图片描述

其实第一句的#!是对脚本的解释器程序路径，脚本的内容是由解释器解释的，我们可以用各种各样的解释器来写对应的脚本。

比如说/bin/csh脚本，/bin/perl脚本，/bin/awk脚本，/bin/sed脚本，甚至/bin/echo等等。

2.脚本需要有可执行权限

chmod 744 myshell.sh

3.3 脚本的常用执行方式

1.方式 1：赋予脚本文件可执行权限

1)首先要赋予 helloworld.sh 脚本的+x 权限
2)输入脚本的绝对路径或相对路径，执行脚本

当使用命令./shell.sh自执行该脚本时，首先得有执行权限；其次脚本得指定解释器（如以#!/bin/bash开头）；如果没有指定，则默认以bash解释器执行。
在这里插入图片描述
2.方式 2使用指定解释器执行脚本：sh+脚本

不用赋予脚本+x 权限，直接执行即可（不推荐）

在这里插入图片描述
当脚本使用指定解释器时，使用该解释器执行脚本。

3.4 shell脚本的内存环境

当使用shell通过SSH远程登录到linux系统时，系统会创建一个对应的shell进程，该进程是sshd进程的子进程，每个登录的shell都有一个自己的进程。

例如，使用Xshell打开两个系统会话，同时在一个会话中输入命令 bash。系统中会有如下进程：

当前用户  当前进程ID 父进程ID						  启动进程所用的命令和参数
root       2345      1  0 10:02 ?        00:00:00 /usr/sbin/sshd
root       3153   2345  0 10:29 ?        00:00:02 sshd: root@pts/0 
root       3157   3153  0 10:29 pts/0    00:00:00 -bash
root       3506   2345  0 14:46 ?        00:00:00 sshd: root@pts/1 
root       3512   3506  0 14:47 pts/1    00:00:00 -bash
root       3533   3512  0 14:48 pts/1    00:00:00 bash

可以看出，每一个SSH连接都会创建一个sshd进程的子进程，如2345进程的3153、3506子进程，并为当前shell——bash创建一个子进程。

在这里插入图片描述

而进程3533是在进程3512对应的bash环境中输入 bash 命令开启的子进程，属于3512shell的子shell。

shell变量存储在哪?

在当前shell中定义的变量存储在自身进程的内存中，当进程结束（如当前会话结束），相应的内存也就释放，变量也就会释放。

如何永久使用？

将shell变量存储到系统变量中。

注意：执行的shell脚本与自己使用的shell不是一个shell

如有以下脚本a.sh

#!/bin/bash
mkdir a
cd a
touch b.txt

在这里插入图片描述
运行之后，并不会转到a目录。

因为：执行脚本时，会在当前shell下启动一个子shell——这是一个独立的shell。同样的，在当前shell中直接输入以下命令也是同样的效果：

bash  ->即启动一个bash环境的子shell
mkdir a
cd a
touch b
exit  ->退出到自己的shell

在这里插入图片描述

为什么要使用bash启动一个子shell？

因为，当前shell并不一定是bash环境。

脚本中不能使用父shell中的变量，除非：

1）export a -> 将 shell 变量输出为环境变量

或

2）source a.sh ->将脚本在当前shell环境中执行脚本，并不创建子shell

4.shell 的变量

4.1 Shell 的变量的介绍

1） Linux Shell 中的变量分为：

系统变量
用户自定义变量。

2）系统变量： $HOME、 $PWD、 $SHELL、 $USER ……

echo $HOME

系统变量
myshell.sh 中的内容：

3） 显示当前 shell 中所有变量： set

set

4.2 shell 变量的定义

4.2.1 基本语法

a）定义变量：变量=值
b）撤销变量： unset 变量
c）声明静态变量： readonly 变量，注意：不能 unset
d）定义全局环境变量：可把变量提升为全局环境变量，可供其他 shell 程序使用【一会举例】

案例

案例 1：定义变量 A，撤销变量 A
案例 2：定义静态变量 B，尝试撤销静态变量

a）脚本内容：
变量的声明
b）脚本运行结果：
在这里插入图片描述

4.2.3 定义变量的规则

1）变量名称可以由字母、数字和下划线组成，但是不能以数字开头。

2）等号两侧不能有空格

3）变量名称一般习惯为大写

4.2.4 *将命令的返回值赋给变量

1） A=`ls -la` 反引号：运行里面的命令，并把结果返回给变量 A

2） A=$(ls -la) 等价于反引号

在这里插入图片描述

4.2.5 单引号与双引号的区别

单引号会自动对引入的内容作转义，即消除特殊字符的意义。

[root@hadoop100 shell]#  ./a.sh b
ccc

#!/bin/bash
# 双引号括起，$1依旧表示为传入的第一个参数
if [ "$1"x = ax ]
then
        echo aaa
# 单引号括起，$1表示为一个普通字符串
elif [ '$1'x = bx ]
then
        echo bbb
else
        echo ccc
fi

5.设置环境变量

5.1 基本语法

export 变量名=变量值（功能描述：将 shell 变量输出为环境变量）

source 配置文件（功能描述：让修改后的配置信息立即生效）

echo $变量名（功能描述：查询环境变量的值）

在这里插入图片描述

案例：

1)在/etc/profile 文件中定义 TOMCAT_HOME 环境变量
在这里插入图片描述
2)查看环境变量 TOMCAT_HOME 的值

echo $TOMCAT_HOME

3)在另外一个 shell 程序中使用 TOMCAT_HOME
在这里插入图片描述

注意： 在输出 TOMCAT_HOME 环境变量前，需要让其生效

source /etc/profile

5.2 自定义环境变量

不建议在 /etc/profile 文件直接配置环境变量。看该文件的注释：去/etc/profile.d/文件夹，自定义自己的文件配置！！

[zxy@hadoop101 software]$ sudo vi /etc/profile
# /etc/profile

# System wide environment and startup programs, for login setup
# Functions and aliases go in /etc/bashrc

# It's NOT a good idea to change this file unless you know what you
# are doing. It's much better to create a custom.sh shell script in
# /etc/profile.d/ to make custom changes to your environment, as this
# will prevent the need for merging in future updates.
……

除非你知道你在做什么，否则改变这个文件不是一个好主意。在/etc/profile.d/中创建一个custom.sh shell脚本来对环境进行自定义更改要好得多，因为这将满足将来的更新中的合并需求。

案例：配置JDK环境变量

[zxy@hadoop102 ~]$ cd /etc/profile.d/
[zxy@hadoop102 profile.d]$ sudo vim jdk.sh
#JAVA_HOME
export JAVA_HOME=/opt/module/jdk1.8.0_144
export PATH=$PATH:$JAVA_HOME/bin

保存后退出，让修改后的文件生效，并测试JDK是否安装成功：

[atguigu@hadoop101 jdk1.8.0_144]$ source /etc/profile
[atguigu@hadoop101 jdk1.8.0_144]$ java -version
java version "1.8.0_144"

6.位置参数变量

6.1 介绍

当我们执行一个 shell 脚本时，如果希望获取到命令行的参数信息，就可以使用到位置参数变量。

比如： ./myshell.sh 100 200 , 这个就是一个执行 shell 的命令行，可以在 myshell 脚本中获取到参数信息

6.2 基本语法

$n （功能描述： n 为数字， $0 代表命令本身， $1-$9 代表第一到第九个参数，十以上的参数，十以上的参数需要用大括号包含，如${10}）
$* （功能描述：这个变量代表命令行中所有的参数， $*把所有的参数看成一个整体）
$@（功能描述：这个变量也代表命令行中所有的参数，不过$@把每个参数区分对待）
$#（功能描述：这个变量代表命令行中所有参数的个数）

6.3 位置参数变量应用实例

案例：编写一个 shell 脚本 positionPara.sh ，在脚本中获取到命令行的各个参数信息
在这里插入图片描述

7.预定义变量

7.1 基本介绍

就是 shell 设计者事先已经定义好的变量，可以直接在 shell 脚本中使用

7.2 基本语法

$$ （功能描述：当前进程的进程号（PID））
$! （功能描述：后台运行的最后一个进程的进程号（PID））
$？（功能描述：最后一次执行的命令的返回状态。如果这个变量的值为 0，证明上一个命令正确执行；如果这个变量的值为非 0（具体是哪个数，由命令自己来决定），则证明上一个命令执行不正确）

7.3 应用实例

在一个 shell 脚本中简单使用一下预定义变量

在这里插入图片描述

8.运算符

学习如何在 shell 中进行各种运算操作。

基本语法

$((运算式)) 或 $[运算式]
expr m + n
注意 expr 运算符间要有空格
expr m - n
expr *, /, % 乘，除，取余

在这里插入图片描述

9.条件判断

9.1 基本语法

[ condition ]（注意 condition 前后要有空格）

或

test condition

[ condition ]：当条件非空返回 true，可使用$?验证（0 为 true， >1 为 false）

[ abc ] 返回 true
[] 返回 false

9.3 常用判断条件

1)两个整数的比较

= 可以用做字符串比较
-lt 小于 less than
-le 小于等于 less than or equal to
-eq 等于 equal
-gt 大于 greater than
-ge 大于等于 greater than or equal to
-ne 不等于 not equal to

[ 2 -le 5 ] （2小于等于5）

2)按照文件权限进行判断

-r 有读的权限 [ -r 文件 ]
-w 有写的权限
-x 有执行的权限

[ -r 文件 ]

3)按照文件类型进行判断

-f 文件存在并且是一个常规的文件（file）
-e 文件存在（existence）
-d 文件存在并是一个目录（directory）

4）多条件判断（&& 表示前一条命令执行成功时，才执行后一条命令，|| 表示上一条命令执行失败后，才执行下一条命令）

[ condition ] && echo OK || echo notok

案例实操：

（1）23是否大于等于22
[zxy@hadoop101 datas]$ [ 23 -ge 22 ]
[zxy@hadoop101 datas]$ echo $?
0

（2）helloworld.sh是否具有写权限
[zxy@hadoop101 datas]$ [ -w helloworld.sh ]
[zxy@hadoop101 datas]$ echo $?
0

（3）/home/atguigu/cls.txt目录中的文件是否存在
[zxy@hadoop101 datas]$ [ -e /home/atguigu/cls.txt ]
[zxy@hadoop101 datas]$ echo $?
1

（4）多条件判断（&& 表示前一条命令执行成功时，才执行后一条命令，|| 表示上一条命令执行失败后，才执行下一条命令）
[zxy@hadoop101 ~]$ [ condition ] && echo OK || echo notok
OK
[zxy@hadoop101 datas]$ [ condition ] && [ ] || echo notok
notok

5）字符串之间的判断

-z  是否为空字符串 字符串长度为0，就成立
-n  是否为非空字符串 只要字符串非空，就是成立
string1 = string2    是否相等           --等号两边要有空格
string1 != string2   不等
! 结果取反

注意：

[ “$1” = “abc” ] --判断字符是否相等，变量也要用双引号

9.4 应用实例

案例 1： “ok"是否等于"ok”
案例 2： 23 是否大于等于 22
案例 3： /root/install.log 目录中的文件是否存在
案例 4：myshell.sh 文件是否有可执行权限

在这里插入图片描述
判断条件也可以使用 test 替换，详情见 man test

10.流程控制

10.1 if 判断

1.if 判断基本语法

if [ 条件判断式 ]
then
	程序
fi 
或者
if [ 条件判断式 ]
	then
		程序
	elif [条件判断式]
	then
		程序
fi

2.注意事项：

1）[ 条件判断式 ]： 中括号和条件判断式之间必须有空格
2）推荐使用第二种方式

3.应用实例

案例：请编写一个 shell 程序，如果输入的参数，大于等于 60，则输出 “及格了”，如果小于 60,则输出 “不及格”

在这里插入图片描述

10.2 case 语句

1.基本语法

case $变量名 in
"值 1")
	如果变量的值等于值 1， 则执行程序 1
;;
"值 2")
	如果变量的值等于值 2， 则执行程序 2
;;
	…省略其他分支…
*)
如果变量的值都不是以上的值， 则执行此程序
;;
esac

2.实例

当命令行参数是 1 时，输出 “周一”, 是 2 时，就输出"周二"，其它情况输出 “other”
在这里插入图片描述

10.3 for 循环

1.基本语法 1

for 变量 in 值 1 值 2 值 3…
do
	程序
done

应用实例
案例 1 ：打印命令行输入的参数【会使用到$* 与 $@】

在这里插入图片描述

比较$*和$@区别

1）$* 和 $@都表示传递给函数或脚本的所有参数，不被双引号“”包含时，都以$1 $2 …$n的形式输出所有参数

[tom@hadoop101 datas]$ touch for.sh
[tom@hadoop101 datas]$ vim for.sh

#!/bin/bash 
# 不加双引号
for i in $*
do
      echo "ban zhang love $i "
done

for j in $@
do      
        echo "ban zhang love $j"
done

[tom@hadoop101 datas]$ bash for.sh cls xz bd
ban zhang love cls 
ban zhang love xz 
ban zhang love bd 
ban zhang love cls
ban zhang love xz
ban zhang love bd

2）当它们被双引号“”包含时，“$*”会将所有的参数作为一个整体，以“$1 $2 …$n”的形式输出所有参数；“$@”会将各个参数分开，以“$1” “$2”…”$n”的形式输出所有参数。

[tom@hadoop101 datas]$ vim for.sh

#!/bin/bash 
#$*中的所有参数看成是一个整体，所以这个for循环只会循环一次 
for i in "$*" 
do 
      echo "ban zhang love $i"
done 
        
#$@中的每个参数都看成是独立的，所以“$@”中有几个参数，就会循环几次 
for j in "$@" 
do 
       echo "ban zhang love $j" 
done

[tom@hadoop101 datas]$ chmod 777 for.sh
[tom@hadoop101 datas]$ bash for.sh cls xz bd
ban zhang love cls xz bd
ban zhang love cls
ban zhang love xz
ban zhang love bd

2.基本语法 2

for (( 初始值;循环控制条件;变量变化 ))
do
	程序
done

应用实例
案例 1 ：从 1 加到 100 的值输出显示

在这里插入图片描述

for 循环体中使用cat

# 将文件中的数据作为遍历对象
for i in `cat $HADOOP_HOME/etc/hadoop/workers`
do
	echo "========== Start Zookeeper in $i ==========" 
	ssh $i '$ZOOKEEPER_HOME/bin/zkServer.sh start'
	echo $?
done

10.4 while 循环

1.基本语法

while [ 条件判断式 ]
do
	程序
done

2.应用实例

案例 1 ：从命令行输入一个数 n，统计从 1+…+ n 的值是多少？

在这里插入图片描述

11.read 读取控制台输入

1.基本语法

read [选项] [参数]

1）选项：

-p：指定读取值时的提示符；
-t：指定读取值时等待的时间（秒），如果没有在指定的时间内输入，就不再等待了。

2）参数：

变量：指定读取值的变量名，将输入值传入该变量

2.应用实例
案例 1：读取控制台输入一个 num 值
案例 2：读取控制台输入一个 num 值，在 10 秒内输入。

在这里插入图片描述

12.函数

函数介绍：

shell 编程和其它编程语言一样，有系统函数，也可以自定义函数， (系统函数中，我们这里就介绍两个)。

12.1 系统函数

**1）basename **

功能：返回完整路径最后 / 的部分，常用于获取文件名

基本语法：

basename [pathname] [suffix]

basename [string] [suffix] （功能描述： basename 命令会删掉所有的前缀包括最后一个（‘/’ ）字符，然后将字符串显示出来。

选项：

suffix 为后缀，如果 suffix 被指定了， basename 会将 pathname 或 string 中的 suffix 去掉。

在这里插入图片描述

**2）dirname **

功能：返回完整路径最后 / 的前面的部分，常用于返回路径部分

基本语法：

dirname 文件绝对路径

功能描述：从给定的包含绝对路径的文件名中去除文件名（非目录的部分），然后返回剩下的路径（目录的部分）。

在这里插入图片描述

12.2 自定义函数

1)基本语法

[ function ] funname[()]
#方括号表示可选
{
	Action;
	[return int;]
}

小括号与function至少需要存在一个
小括号里并不需要形参
调用直接写函数名： funname [值]

2）应用实例

案例 1：计算输入两个参数的和（read）：getSum

在这里插入图片描述

3）经验技巧

a）必须在调用函数地方之前，先声明函数，shell脚本是逐行运行。不会像其它语言一样先编译。
b）函数返回值，只能通过$?系统变量获得，可以显示加：return返回，如果不加，将以最后一条命令运行结果，作为返回值。return后跟数值n(0-255)

13.Shell 编程综合案例

1.需求分析

1)每天凌晨 2:10 备份数据库 atguiguDB 到 /data/backup/db
2)备份开始和备份结束能够给出相应的提示信息
3)备份后的文件要求以备份时间为文件名，并打包成 .tar.gz 的形式，比如：
2018-03-12_230201.tar.gz
4)在备份的同时，检查是否有 10 天前备份的数据库文件，如果有就将其删除。

2.编写一个 shell 脚本

1）思路分析

在这里插入图片描述

2）代码实现

#!/bin/bash
#案例：完成数据库的定时备份

#备份的路径
BACKUP=/data/backup/db
#当前的时间作为文件名
DATETIME=$(date +%Y_%m_%d_%H%M%S)

#可以输出变量调试
#echo ${DATETIME}

echo "=======开始备份========"
echo "=======备份的路径是 $BACKUP/$DATETIME.tar.gz"

#主机
HOST=localhost
#用户名
DB_USER=root
#密码
DB_PWD=root
#备份数据库名
DATABASE=atguiguDB

#创建备份的路径
#如果备份的路径文件夹存在，就使用，否则就创建
[ ! -d "$BACKUP/$DATETIME" ] && mkdir -p "$BACKUP/$DATETIME"

#执行mysql的备份数据库的指令，将其压缩为文件
mysqldump -u${DB_USER} -p${DB_PWD} --host=$HOST  $DATABASE | gzip > $BACKUP/$DATETIME/$DATETIME.sql.gz

#打包备份文件夹
cd $BACKUP
tar -zcvf $DATETIME.tar.gz $DATETIME

#删除临时目录
rm -rf $BACKUP/$DATETIME

#删除10天前的备份文件
find $BACKUP -mtime +10 -name "*.tar.gz" -exec rm -rf {} \;

echo "=====备份文件成功==========="