Shell 脚本是一种用来执行一系列命令的脚本程序，它运行在 Linux 和其他类 Unix 操作系统的 Shell（命令解释器）中。Shell 脚本通常用于自动化和批量处理任务，提高命令行环境的效率。

• 自动化任务： Shell 脚本可以用于自动执行重复性任务，减少手动干预，提高效率。
• 批量处理： 可以轻松批量处理文件、数据，应对大规模操作。
• 系统管理： 用于系统管理和监控，例如定时任务、日志分析等。
• 可编程性： Shell 脚本是一种脚本语言，提供了编程语言的基本特性，如变量、循环、条件语句等。

Shell 脚本基本语法

注释

在 Shell 脚本中，注释以 # 符号开头，后面的内容将被解释器忽略。

# 这是一个单行注释

# 下面是多行注释
: '
这是多行注释的第一行
这是多行注释的第二行
'

变量的定义和使用

使用等号（=）给变量赋值，并通过美元符号（$）引用变量的值。

# 变量的定义和使用
name="John"
echo "Hello, $name!"

输入输出重定向

通过输入输出重定向，可以将命令的输入输出定向到文件或其他地方。

# 输出重定向
echo "This is a message" > output.txt

# 输入重定向
while read line; do
  echo "Read: $line"
done < input.txt

条件语句

条件语句用于根据某个条件执行不同的命令。

# 条件语句示例
if [ "$name" == "John" ]; then
  echo "Hello, John!"
else
  echo "Hello, someone else!"
fi

控制结构

1、循环结构

Shell 脚本支持多种循环结构，如 for、while 等。

# for 循环示例
for i in {1..5}; do
  echo "Number $i"
done

# while 循环示例
counter=0
while [ $counter -lt 5 ]; do
  echo "Count: $counter"
  ((counter++))
done

2、分支结构

if 语句中已经介绍了基本的分支结构，此外还可以使用 case 语句进行多条件判断。

# case 语句示例
fruit="apple"
case $fruit in
  "apple")
    echo "It's an apple."
    ;;
  "banana")
    echo "It's a banana."
    ;;
  *)
    echo "Unknown fruit."
    ;;
esac

3、函数

函数允许将一系列命令组织成一个单独的、可重复使用的代码块。

# 函数定义和调用
greet() {
  echo "Hello, $1!"
}

# 调用函数
greet "Alice"
greet "Bob"

Linux 命令基础

常用 Linux 命令

1、文件和目录操作

Linux 命令中有一些基本的文件和目录操作命令，它们常用于 Shell 脚本中。

• ls: 列出目录内容

ls

• cp: 复制文件或目录

cp file1.txt file2.txt

• mv: 移动文件或目录，也可用于重命名

mv file1.txt newfile.txt

• rm: 删除文件或目录

rm file.txt

2、文本处理工具

文本处理在 Shell 脚本中经常涉及到，以下是一些常用的文本处理工具。

• grep: 在文本中搜索模式

grep "pattern" file.txt

• awk: 用于处理和分析文本

awk '{print $1}' data.txt

• sed: 文本替换和编辑

sed 's/old/new/g' file.txt

3、系统信息查看

Shell 脚本可以通过一些命令来查看系统信息，以便进行系统管理和监控。

• ps: 显示当前运行的进程信息

ps aux

• top: 实时显示系统资源使用情况

top

• df: 显示文件系统磁盘空间使用情况

df -h

管道和重定向

1、管道操作

管道允许将一个命令的输出作为另一个命令的输入，从而构建复杂的数据处理流程。

# 管道操作示例：列出当前目录下的文件并通过 grep 过滤
ls | grep "txt"

2、输入输出重定向

输入输出重定向可用于改变命令的输入和输出。

# 输出重定向到文件
echo "Hello, Redirect" > output.txt

# 从文件中读取输入
while read line; do
  echo "Read: $line"
done < input.txt

3、常见的 Shell 内建命令

• echo: 输出文本

echo "Hello, World!"

• read: 读取用户输入

echo "Enter your name:"
read name
echo "Hello, $name!"

• test: 条件测试

if test -f file.txt; then
  echo "file.txt exists."
fi

脚本实例和案例

实例：批量处理文件

在这个示例中，我们将展示如何使用 Shell 脚本批量处理文件，包括修改文件名和处理文件内容。

批量修改文件名

# 批量添加前缀
for file in *.txt; do
  mv "$file" "prefix_$file"
done

# 批量删除文件名中的空格
for file in *; do
  newname=$(echo "$file" | tr -d ' ')
  mv "$file" "$newname"
done

批量处理文件内容

# 批量在文件开头添加行号
for file in *.txt; do
  awk '{print NR, $0}' "$file" > "numbered_$file"
done

# 批量替换文件中的特定字符串
for file in *.txt; do
  sed 's/old_string/new_string/g' "$file" > "modified_$file"
done

实例：系统管理脚本

在这个示例中，我们将展示如何编写脚本来执行系统管理任务，如数据备份和系统监控。

数据备份脚本

# 备份指定目录到指定位置
backup_source="/path/to/source"
backup_destination="/path/to/backup/backup_$(date '+%Y%m%d_%H%M%S').tar.gz"

tar -czf "$backup_destination" "$backup_source"

echo "Backup completed: $backup_destination"

系统监控脚本

# 监控系统资源使用情况
cpu_usage=$(top -b -n 1 | grep "Cpu(s)" | awk '{print $2}' | cut -d'%' -f1)
mem_usage=$(free | grep Mem | awk '{print $3/$2 * 100.0}')

echo "CPU Usage: $cpu_usage%"
echo "Memory Usage: $mem_usage%"

实例：日志分析

在这个示例中，我们将展示如何使用脚本进行日志分析，以便提取关键信息并自动化报警。

分析系统日志

# 提取关键错误信息并记录到文件
grep "ERROR" /var/log/syslog > error_log.txt

# 统计每个错误类型的数量
awk '{print $NF}' error_log.txt | sort | uniq -c

自动化报警脚本

# 判断关键日志是否存在，若存在则发送报警邮件
if [ -s error_log.txt ]; then
  mail -s "Error Alert" admin@example.com < error_log.txt
fi

高级脚本编程

正则表达式

正则表达式是用于匹配文本模式的强大工具，Shell 脚本中广泛用于文本处理。

基本正则表达式（BRE）

# 使用基本正则表达式匹配行中包含"error"的文本
grep "error" logfile.txt

# 匹配以数字开头的行
grep "^[0-9]" data.txt

扩展正则表达式（ERE）

# 使用扩展正则表达式匹配任意数字串
egrep "[0-9]+" data.txt

# 匹配以字母a开头、后面跟着1到3个数字的文本
egrep "a[0-9]{1,3}" text.txt

调试和错误处理

调试是脚本开发中重要的一环，可通过一些工具和技术提高脚本的稳定性和可维护性。

调试工具

• set -x: 在脚本执行时显示每个命令以及它们的参数

#!/bin/bash
set -x
echo "Hello, World!"

• set -e: 如果任何命令的退出状态非零，脚本就会立即退出

#!/bin/bash
set -e
command1
command2  # 若 command2 失败，则整个脚本立即退出

错误处理机制

通过 trap 命令可以捕捉信号并执行相应的操作，实现简单的错误处理。

#!/bin/bash

handle_error() {
  echo "Error occurred in line $1."
}

trap 'handle_error $LINENO' ERR

# 故意引发错误
command1
command2  # 若 command2 失败，则调用 handle_error 函数

高级函数和模块化

在大型脚本中，使用函数和模块化的编程方式可以提高代码的可读性和可维护性。

函数的返回值

# 函数返回值的使用
add_numbers() {
  local sum=$(( $1 + $2 ))
  echo $sum
}

result=$(add_numbers 3 5)
echo "Sum: $result"

模块化代码

将相关功能封装成函数，可以在不同脚本中重复使用。

# 脚本1
#!/bin/bash

source common_functions.sh

# 使用 common_functions.sh 中的函数
greet "Alice"

# common_functions.sh
#!/bin/bash

greet() {
  echo "Hello, $1!"
}

这样，通过模块化代码，可以更好地组织和管理复杂的 Shell 脚本项目。

结语

通过本文的学习，您已经了解了如何为 Linux 命令创建脚本的基础知识和高级技巧。Shell 脚本是一种强大的工具，通过结合 Linux 命令和脚本编程，您可以实现自动化任务、系统管理以及日志分析等各种功能。深入学习和实践将使您成为一个熟练的脚本程序员，能够更高效地处理各种任务。