Linux中的Shell脚本基础

蠢货爱好者2025-05-29 18:26

一、什么是Shell脚本

Shell 脚本 是一种用 Shell 命令 编写的脚本程序，用于在 Unix/Linux 系统的命令行环境中自动化执行任务 。

它由一系列命令、逻辑控制语句（如条件判断、循环）和函数组成，保存为文本文件（通常以 .sh 为扩展名），由 Shell 解释器（如 Bash、Zsh）逐行解析执行。

Shell 脚本的核心特点：

  1. 基于命令行 ：直接调用系统命令（如 ls、grep、awk），无需编译。

  2. 轻量级：适合快速开发小型自动化任务。

  3. 跨平台性：在支持相同 Shell 的系统（如 Linux、macOS）中通用。

示例：

复制代码 
#!/bin/bash
# 这是一个简单的 Shell 脚本
echo "Hello World!"  # 输出文本
mkdir backup         # 创建目录
cp *.txt backup/     # 复制所有 txt 文件到 backup 目录

二、Shell脚本存在的意义

Shell 脚本的主要意义是提升效率 和实现自动化，尤其在系统管理、运维、数据处理等领域中不可或缺。

核心价值：

  1. 自动化重复操作

    • 例：批量重命名文件、定期清理日志、自动备份数据。

    • 替代手动逐条输入命令，减少人为错误。

  2. 简化复杂任务

    • 例：一键部署服务、集成多步骤流程（如下载数据 → 处理 → 上传结果）。

    • 通过逻辑控制（如 if、for）组合多个命令。

  3. 系统管理与监控

    • 例：检查磁盘空间、监控进程状态、发送报警邮件。

    • 直接调用系统工具（如 df、ps、cron）。

  4. 快速原型开发

    • 例：临时测试某个功能或流程。

    • 无需编译，修改后立即运行。

Shell脚本与其他编程语言的对比：

场景 Shell 脚本 Python/Perl
文件操作 直接调用 grep、sed、awk，语法简洁 需要导入库，代码量稍多
系统命令交互 无缝执行命令，无需额外封装 需通过 subprocess 等模块调用
复杂逻辑/数据处理 适合简单逻辑，复杂场景代码可读性差 支持面向对象、数据结构，更易维护
性能要求 适合轻量级任务，频繁启动子进程效率较低 适合计算密集型任务

Shell 脚本的典型应用场景：

  1. 日常运维：自动化日志切割、清理过期文件、服务状态监控。

  2. 部署与发布：一键编译代码、打包应用、更新服务器。

  3. 数据处理：批量转换文件格式、提取文本内容、生成统计报表。

  4. 开发辅助：运行测试用例、生成文档、环境配置。

三、Shell脚本中的基本元素

Shell 脚本的基本元素是构建自动化任务和逻辑流程的核心组成部分。

脚本的基本结构

1. Shebang声明（也可以叫脚本幻数）（必选）

复制代码 
#!/bin/bash

  • 作用：指定脚本解释器路径（例如#!/bin/bash或#!/usr/bin/bash）

  • 必须放在脚本第一行，且Shebang 声明前不能有任何字符（包括空格、空行），否则会被忽略，可能被当作普通文本执行。

  • 脚本幻数（Shebang） 是计算机领域中对脚本文件首行 #! 声明的俗称，也被直接称为 "Shebang 声明"（读作 "hash-bang"）。它是脚本文件的身份标识与执行指令，核心作用是告诉操作系统："这个脚本需要用哪个解释器来运行"。

（1） Shebang 的本质

  • 不是解释器本身 ：Shebang（#!）本身只是一个指令前缀 ，用于告诉操作系统使用哪个解释器来执行脚本。

  • 举例：

    • #!/bin/bash：指定用 bash 解释器执行脚本。

    • #!/usr/bin/python3：指定用 Python 3 解释器执行脚本。

（2） Shebang 的工作流程

当执行脚本（如 ./script.sh）时，操作系统按以下步骤处理：

  1. 读取文件首行 ：检查是否包含 #!。

  2. 解析解释器路径 ：提取 #! 后的路径（如 /bin/bash）。

  3. 启动解释器 ：将脚本路径作为参数传递给该解释器，由解释器逐行执行脚本内容。

    • 关键点 ：Shebang 仅负责触发解释器 ，而解释命令的实际工作由解释器完成。
（3） 常见误区澄清
误区 正解
"Shebang 是解释器" Shebang 是指向解释器的指令 ，解释器是 /bin/bash 等具体程序
"Shebang 解释脚本命令" 解释命令的是解释器程序（如 bash），而非 Shebang 本身
"Shebang 是脚本的一部分" Shebang 是由操作系统内核处理的元指令，不会传递给解释器
（4） 类比理解

  • Shebang 类似钥匙：告诉系统"用哪把钥匙（解释器）打开这把锁（脚本）"。

  • 解释器 类似锁匠 ：真正执行解锁（解释命令）操作的是锁匠（如 bash）。

2. 注释说明（推荐使用）

复制代码 
# 脚本功能：备份日志文件
# 作者：YourName
# 创建时间：2023-10-01

  • 单行注释用**#**

  • 多行注释可通过**<<EOF...EOF**或 : "..." 实现

  • 示例：

3. 变量定义（可选但常用）

复制代码 
LOG_DIR="/var/log"
BACKUP_DIR="/backup"
TODAY=$(date +%Y%m%d)  # 获取当前日期

4. 主逻辑代码（核心）

(1) 基础命令
复制代码 
echo "开始备份日志..."  # 输出信息
cp -v $LOG_DIR/*.log $BACKUP_DIR/${TODAY}_logs/
(2) 流程控制
复制代码 
if [ -d "$BACKUP_DIR" ]; then
    echo "备份目录存在"
else
    mkdir -p "$BACKUP_DIR"
fi

for file in $LOG_DIR/*.log; do
    gzip "$file"
done
(3) 函数定义（可选）
复制代码 
clean_old_backups() {
    find $BACKUP_DIR -name "*.log.gz" -mtime +7 -delete
}
clean_old_backups  # 调用函数

5. 退出状态码（推荐使用）

复制代码 
exit 0  # 0表示成功，非0表示失败（通常1-255）

四、脚本的书写规范

1. 书写规范注意事项

规范项 关键要点
文件名 脚本文件名应见名知意，明确体现功能，如 backup_mysql.sh --> 就是备份数据库的脚本。
Shebang声明 （脚本幻数） 首行必须指定脚本解释器，例如 #!/bin/bash 或 #!/usr/bin/env bash。
注释 使用英文注释，尽量不要用中文注释，防止本机或切换系统环境后中文乱码的困扰，文件开头加创建日期、作者、版本、用途等信息。
内部命令 优先使用 echo、eval 等内置命令，减少外部命令调用（避免频繁创建子进程）。
代码简化 组合命令，减少冗余操作。 组合命令：通过管道、逻辑符 && 或 || 减少代码行数。
缩进与结构 统一缩进，体现代码结构，增强可读性。
错误处理 启用 set -euo pipefail 严格模式（错误退出、未定义变量报错、管道错误检测）。 -e（errexit）：遇到错误立即退出 -u（nounset）：检查到未定义变量时报错并终止 -o pipefail：管道命令的严格错误处理

2. 使用vim命令书写脚本的设定

Vim 自动编写脚本主属性信息的配置方法

~/.vimrc 是 Vim 编辑器的用户配置文件 ，用于自定义 Vim 的行为、快捷键、插件、界面样式等。它位于用户的主目录（~）下，是 Vim 的核心配置文件。

通过 Vim 的 模板自动插入功能，可以在新建脚本时自动生成固定格式的头部信息（如作者、日期、描述等）。以下是详细配置步骤及示例：

（1）理解 ~/.vimrc这个文件的核心作用

.vimrc 的核心作用

功能 示例配置 说明
基础设置 set number 显示行号
语法高亮 syntax on 启用代码语法高亮
缩进控制 set tabstop=4 设置制表符为 4 个空格
快捷键映射 nnoremap <C-s> :w<CR> 按 Ctrl + S 保存文件
插件管理 call plug#begin('~/.vim/plugged') 声明插件管理器（如 vim-plug）
自动命令 autocmd BufNewFile *.sh 0r ~/.vim/templates/shell_header.tpl 新建文件时加载模板。

较难理解的示例配置解析：

1、nnoremap <C-s> :w<CR>

该命令由三部分组成：

  • nnoremap ：表示在普通模式（Normal Mode） 下创建一个非递归映射 （noremap 会禁止映射中调用其他映射，避免递归循环）。

  • <C-s> ：触发映射的快捷键，即 Ctrl + s （<C> 代表 Ctrl 键，<s> 代表 s 键）。

  • :w<CR> ：映射执行的命令，:w 是 Vim 中保存文件的命令，<CR> 表示按下回车键（CR 是 Carriage Return 的缩写）。

2、call plug#begin('~/.vim/plugged')

该命令由三部分组成：

  • call：Vimscript 中调用函数的关键字。

  • plug#begin(...)：Vim-Plug 提供的函数，用于初始化插件管理器。

  • '~/.vim/plugged'：参数，表示插件的安装目录。Vim-Plug 会将所有插件下载到这个目录下。

3、autocmd BufNewFile *.sh 0r ~/.vim/templates/shell_header.tpl

该命令由三部分组成：

  • autocmd：Vim 的自动命令关键字，用于在特定事件发生时自动执行命令。

  • BufNewFile *.sh ：触发自动命令的事件，表示新建一个以.sh结尾的文件时执行后续命令。

  • 0r ~/.vim/templates/shell_header.tpl ：执行的命令，0r 表示在文件的第 0 行（即文件开头）读取并插入指定文件的内容 ，这里读取的是 ~/.vim/templates/shell_header.tpl 文件。

（2）配置 Vim 编辑器的用户配置文件

五、脚本执行方法

测试脚本内容：

复制代码 
[root@sakura1 桌面]# vim lee.sh
#!/bin/bash
cat

1、两种环境下运行脚本

（1）在当前环境下运行

（2）在指定环境中运行

通过路径来执行脚本时需要脚本文件有执行权限。

2、执行方式对比

执行方式 命令示例 是否需要执行权限 进程树表现 执行环境
1. 当前Shell环境 . lee.sh & 否 bash → cat 当前Shell进程
source lee.sh & 否 bash → cat 当前Shell进程
2. 新建子Shell sh lee.sh & 否 bash → sh → cat 新建子Shell
3. 路径执行 /root/lee.sh & 需要 bash → /bin/bash → cat 新建子Shell

3、关键原理解析

  1. source 与 . 命令

    • 直接在当前Shell进程内执行脚本

    • 脚本中的 cat 成为当前Shell的子进程（无中间进程）

    • 无需执行权限（文件只需读权限）

  2. sh script.sh

    • 启动新 /bin/sh 进程解释脚本

    • sh 进程作为当前Shell的子进程，cat 成为 sh 的子进程

    • 无需执行权限（sh 作为解释器读取文件）

  3. 路径执行 (/path/to/script)

    • 依赖 Shebang 行 (#!/bin/bash) 选择解释器

    • 需要执行权限 (chmod +x)

    • 进程树：当前Shell → /bin/bash → cat

4、后台执行 (&) 现象

  • 阻塞进程的处理

    脚本中的 cat 会持续等待输入，导致进程进入 T 状态（暂停/后台阻塞）：

    复制代码 
    PID TTY STAT TIME COMMAND
17890 pts/2 T   0:00 /bin/bash /root/lee.sh  # T = Stopped，父进程被阻塞
17891 pts/2 T   0:00 \_ cat                  # 子进程同样阻塞

  • 恢复方法 ：

    用 fg 切回前台输入，或发送 SIGCONT 信号 (kill -CONT PID)

六、脚本调试

测试脚本：

复制代码 
[root@timinglee ~]# vim lcf.sh
#!/bin/bash
hostname
echo $USER
date
cat     #这行的命令应为cal显示系统日历，这里是故意打错导致脚本错误，用来进行脚本调试展示
pwd

1、直接执行测试脚本的效果

脚本突然就卡住了，不能清晰的看出脚本的错误在哪里。

2、显示测试脚本执行过程的效果

明显可见脚本在执行到cat命令的时候因为cat命令没有写完整而导致了脚本被卡在cat命令这一步。

七、命令退出值

1、什么是退出值（Exit Status）

  • 定义：每个命令执行后返回的整数状态码（0-255）

  • 含义：

    • 0：成功执行

    • 1-255：执行失败（不同值代表不同错误类型）

  • 重要性：Shell脚本中常用退出值判断命令执行结果

2、怎么查看和修改退出值

（1）查看退出值

复制代码 
# 查看上一个执行命令的退出值
echo $?

示例：

（2）修改退出值（在脚本中进行操作）

方法一：使用 exit 命令

在脚本中显式设置退出值：

复制代码 
#!/bin/bash
# 脚本内容...
exit 5  # 设置退出值为5

示例：

方法二：通过命令返回值

使用最后执行命令的返回值：

复制代码 
#!/bin/bash
grep "pattern" file.txt  # 如果grep失败，自动返回非0值---当 grep 未找到匹配或出错时，
脚本会继承其非 0 退出状态，无需手动处理。
# 无需显式exit，自动继承grep的退出值---脚本的最终退出状态等于最后一条命令（grep）的退出
状态，无需添加exit语句。

  • grep "pattern" file.txt

    • 核心命令：在file.txt中搜索包含 "pattern" 的行。
    • grep 的退出状态 ：
      • 找到匹配行时返回0（成功）；
      • 文件存在但无匹配时返回1；
      • 发生错误（如权限问题）或文件不存在时返回2。

示例：

下图为file文件内的内容

退出值为0的情况：

退出值为1的情况：

退出值为2的情况：

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