1、Shell脚本概述

在一些复杂的Linux维护工作中，大量的重复性的输入和交互操作不仅费力费时，而且容易出错，而编写一个恰到好处的Shell脚本程序，可以批量处理、自动化地完成一系列维护任务，大大减轻管理员的负担。

Shell脚本是什么？

简单的说，只要将平时使用的各种Linux命令按顺序保存到一个文本文件中，然后添加可执行权限，这个文件就成为一个Shell脚本了。

1.1 Shell的作用

Shell是一个特殊的应用程序，它介于操作系统内核与用户之间，充当了命令解释器的角色。

Shell——负责接收用户输入的操作指令（命令）并解释，将需要执行的操作传递给内核执行，并输出执行结果。

注：常见的Shell解释器程序有很多种，使用不同的Shell时，其内部指令、命令行提示符等方面会存在一些区别。

可通过查看/etc/shell文件来了解当前系统所支持的Shell脚本种类。如下图：

1.2  编写第一个Shell脚本

Bash——是目前大多数Linux版本采用的默认Shell，是最受欢迎的开源软件项目之一。

例如，执行下图操作可以创建第一个脚本文件：first.sh

在上图的first.sh脚本文件中，包括三条命令，执行此脚本文件后，输出结果与依次单独执行这三条命令是相同的。如下图，是查看执行first.sh脚本文件后的结果：

补充：执行脚本的方式有两种，以执行上面所述的first.sh脚本文件为例。

一种是直接通过./first.sh的方式来执行脚本，但这要求文件本身具有x权限（在某些安全系统中可能无法满足此条件）

另一种是指定某个Shell来解释脚本语句，或者通过内部命令source(或点号.)来加载文件中的源代码执行。例如，使用sh first.sh或.first.sh也可以执行first.sh脚本中的语句。

注意：Linux系统中包括大量的Shell脚本文件，但应避免直接修改系统内的Shell脚本文件，以免导致服务或系统故障。

2、重定向与管道操作

由于Shell脚本批量处理的特性，其大部分操作过程会以静默的方式运行（不需要用户干预）

因此，学会提取、过滤执行信息就变得十分重要。

2.1 重定向操作

用户通过操作系统处理信息的过程中，包括下面这几类的交互设备文件：

• 标准输入（STDIN）：默认的设备是键盘，文件编号为0。命令将从标准输入文件中读取在执行过程中需要的输入数据。
• 标准输出（STDOUT）：默认的设备是显示器，文件编号为1.命令将执行后的输出结构=果发送到标准输出文件。
• 标准错误（STDERR）：默认的设备是显示器，文件编号为2。命令将执行期间的各种错误信息发送到标准错误文件。

注：在实际的Linux系统维护中，可以改变输入、输出内容的方向，而不使用默认的标准输入、输出设备（键盘和显示器），这种操作称为重定向。

（1）、重定向输出

将命令的正常输出结果保存到指定的文件中，而不是直接显示在显示器的屏幕上。

注：重定向输出使用>（用于覆盖文件）或>>（用于追加文件）操作符号。

若重定向输出的目标文件不存在，则会新建该文件，然后将前面命令的输出结果保存到该文件中；

若目标文件已经存在，则将输出结果覆盖或追加到文件中。

例如，要将当前主机的CPU类型信息（uname -p）保存到kernel.txt文件中，而不是直接显示在屏幕上，可执行下图中的操作：

当需要保留目标文件原有的内容时，应使用>>操作符号，以便追加内容而不是全部覆盖。

例如，执行下图中的命令可以将内核版本信息追加到kernel.txt文件中：

（2）、重定向输入

指的是将命令中接收输入的途径由默认的键盘改为指定的文件，而不是等待从键盘输入。重定向输入使用<操作符

注：重定向输入可以使一些交互式操作过程能够通过读取文件来完成。

例如，使用passwd命令为用户设置密码时，每次都必须根据提示输入两次密码字串，非常繁琐。如下图：

但是若改成改用重定向输入将可以省略交互式的过程，而自动完成密码设置（结合passwd命令的--stdin选项来识别标准输入）：

注：非交互式的命令语句，可以更方便的在Shell脚本中使用，从而大大减少程序被打断的过程，提高脚本执行的效率。

（3）、错误重定向

指的是将执行命令过程中出现的错误信息（如选项或参数错误）保存到指定的文件，而不是直接显示在屏幕上。

注：错误重定向使用2>操作符，其中的2是指错误文件的编号

（在使用标准输出、标准输入定向时，实际上省略了1、0编号）

例如，执行下图中的命令可以将使用tar命令进行备份时出现地错误信息保存到error.log文件中：

2.2 管道操作

位于管道符号|左侧的命令输出的结果，将作为右侧命令的输入（处理对象）。

注：同一行命令中，可以使用多个管道。管道操作通常用来过滤所需要的关键信息。

例如，使用grep命令查询使用/bin/bash作为Shell的系统用户名时，会输出符合条件的整行内容，在此基础上，可以结合管道操作与awk命令作进一步过滤，只输出用户名和登录Shell列：

3、Shell变量的作用、类型

Shell变量是用来存放系统和用户需要使用的特点参数（值），这些参数可以根据用户的设定或系统环境的变化而相应地变化。

常见Shell变量的类型有：

• 自定义变量
• 环境变量
• 只读变量
• 位置变量
• 预定义变量

3.1 自定义变量

自定义变量是由系统用户自己定义的变量，只在用户自己的Shell环境中有效，因此又称为本地变量。

注：在Bash中定义一个新的变量时，一般不需要提前进行声明，而是直接指定变量名称并赋给初始值内容即可。

定义变量的基本格式是“变量名=变量值”，等号两边没有空格。

变量名称要以字母、下划线开头，数字不能开头。另外，变量名称中不要包含特殊字符（如+ - * / ？& #等）。

例如，要定义一个Product的变量（值为Python）和一个名为Version的变量，可执行如下图的操作：

3.2 查看和引用变量的值

通过在变量名称前添加前导符号$，就可以引用一个变量的值。

注：使用echo命令可以查看变量（可以在一条echo中同时查看多个变量值）。如下图：

当变量名称容易和紧跟其后的其他字符相混淆时，需要用大括号{}将其括起来。如下图：

3.3 给变量赋值的特殊操作

在等号=后边直接指定变量内容是为变量赋值的最基本方法，除此之外还有一些特殊的赋值操作。

（1）双引号" "

双引号主要起到界定字符的作用，特别是当要赋值的内容中包含空格时，必须以双引号括起来。其他情况下可以省略。例如：

注：在双引号范围内，使用$符号可以引用其他变量的值（变量引用），从而能够直接调用现有变量的值来赋给新的变量。

例如，执行下图中的操作可以调用变量Version的值，将其赋给一个新的变量PyVersion:

（2）单引号' '

当要赋值的内容中包含$   "   \等具有特殊含义的字符时，应该使用单引号括起来。

注：在单引号的范围内，将无法引用其他变量的值，任何字符均作为普通字符看待。

例如下图，

补充：当赋值内容中包含单引号时，需要使用\'符号进行转义，以免冲突，如下图：

（3）反撇号`

反撇号主要用于命令替换，允许将执行某个命令的屏幕输出结果赋值给变量。

注：反撇号括起来的范围内必须是能够执行的命令行，否则将会出错。

如下图，

在上图中的操作，相当于连续执行了两条命令——先通过which useradd命令查找出useradd命令的程序位置，然后根据查找结果列出其文件属性。

也就是说，执行过程中，会用which useradd命令的输出结果替换整个反撇号范围。

（4）read命令

除了上述的赋值操作以外，还可以使用Bash的内置命令read来给变量赋值。

read命令——用来提示用户输入信息，从而实现简单的交互过程。

注：read命令在执行时，将从标准输入设备（键盘）读入一行内容，并以空格为分隔符，将读入的各字段依次赋值给指定的变量（多余的内容赋值给最后一个变量）。

若指定的变量只有一个，则将整行内容赋值给此变量。

例如，执行下图中的命令将会等待用户输入文字，并将输入的内容赋值给变量ToDir1:

补充：为了使交互式操作界面更加友好，read命令可以结合-p选项来设置提示信息（以便告知用户应该输入什么内容等相关事项）。

例如，若希望提示用户输入备份文件的存放目录，并将输入的路径信息赋值给变量ToDir2，可以执行下图中的操作：

3.4 设置变量的作用范围

默认环境下，新定义的变量只在当前的Shell环境中有效，因此称为局部变量。

注：当进入到子程序或新的子Shell环境时，局部变量将无法再使用。

例如，直接执行Bash进入一个新的子Shell脚本后，将无法引用父级Shell环境中定义的Product、Version等变量。如下图：

为了使用户定义的变量在所有的子Shell环境中能够继续使用，减少重复设置工作，可以通过内部命令export将指定的变量导出为全局变量。

注：用户可以同时指定多个变量名称作为参数（无须使用$符号），变量名之间以空格分隔。

补充：在使用export导出全局变量的同时，也可以为变量进行赋值，这样一来，在新定义全局变量时就不需要提前进行赋值了。

例如，执行下图中的操作可以直接新建一个名为FQDN的全局变量：

4、数值变量的运算

Shell变量的数值运算多用于脚本程序的过程控制（如循环次数、使用量比较等）。

注：在Bash Shell环境中，只能进行简单的整数运算，不支持小数运算。

整数值的运算主要通过内部命令expr进行，基本格式如下所示：

但要注意，运算符与变量之间必须有至少一个空格。

常用的运算符有：

+                         加法运算

-                          减法运算

\*                         乘法运算 （注意不能仅使用*符号，否则将被当成文件通配符）

/                          除法运算

%                        取余运算——用来计算数值相除后的余数

若要将运算结果赋值给其他变量，可以结合命令替换操作（使用反撇号）。

例如，下图中为计算变量Y的三次方，并将结果赋值给变量Ycube:

5、特殊的Shell变量

除了用户自定义的Shell变量以外，在Linux系统和Bash Shell环境中还有一系列的特殊变量，它们分别是：

环境变量、只读变量、位置变量、预定义变量

5.1 环境变量——主要用于设置用户的工作环境（包括宿主目录、命令查找路径、用户当前目录、登录终端等）

环境变量是出于运行需要而由Linux系统提前创建的一类变量，

注：环境变量的值由Linux系统自动维护，会随着用户状态的改变而改变。

使用env命令——可以查看到当前工作环境下的环境变量。

接上图：

PATH变量——用于设置可执行程序的默认搜索路径，当仅指定文件名称来执行命令程序时，Linux系统将在PATH变量指定的目录范围查找对应的可执行文件，如果找不到则会提示command not found。

例如，first.sh脚本位于/root目录下，若希望能直接通过文件名称来运行脚本，可以修改PATH变量以添加搜索路径，或者直接将first.sh脚本复制到现有搜索路径中的某个文件夹下：

在Linux系统中，环境变量的全局配置文件为/etc/profile，在此文件中定义的变量作用于所有用户。

除此之外，每个用户还有自己的独立配置文件（~/.bash_profile）。

注：若要长期变更或设置某个环境变量，应该在/etc/profile文件中进行设置。

例如，执行以下操作可以将记录的历史命令条数改为200条（默认为1000条），只针对root用户：

在上图中的修改，只有当用户root用户下次登录时才会生效。若希望立即生效，应手动修改环境变量，或者加载配置文件执行：

5.2 只读变量

只读变量一经设定，其值是不可改变的。

注：在创建变量的时候，可将其设置为只读属性，也可以将已存在的变量设置为只读属性（只读变量——主要用于变量值不允许被修改的情况）

例如，脚本中定义了一个变量log_path用来定义日志文件的路径，在脚本的执行过程中如果不想被修改，就可以将该变量设置为只读变量。如下图：

补充：

readonly命令——可将变量定义为只读变量（定义之后不能通过再次赋值的方式进行修改）

unset命令——用于删除变量

5.3 位置变量

当执行命令行操作时，第一个字段表示命令名或脚本程序名，其余的字符串参数按照从左到右的顺序依次赋值给位置变量。

位置变量也称为位置参数，使用$1、$2、$3.....$9表示。

例如，当执行命令行ls -lh /boot时，其中第一个位置变量为-lh，以$1表示；

第二个位置变量为/boot，以$2表示；

命令或脚本本身的名称使用$0表示（$0属于预定义变量而不是位置变量）

为了说明位置变量的作用，下面编写一个加法运算的小脚本adder2num.sh，用来计算两个整数的和。需要计算的两个整数在执行脚本时以位置变量的形式提供：

脚本的内容是：

5.4 预定义变量

预定义变量是由Bash程序预先定义好的一类特殊变量，预定义变量使用$符号和另一个符号组合表示。

注：用户只能使用预定义变量，而不能创建新的预定义变量，也不能直接为预定义变量赋值。

几个常用的预定义变量如下：

$#——表示命令行中位置参数的个数

$*——表示所有位置参数的内容

$?——表示前一条命令执行后的返回状态，

返回值为0表示执行正确，返回值为让任何非0值均表示执行出现异常

$0——表示当前执行的脚本或程序的名称