Linux——shell编程

Linux操作系统内置的一种编程语言

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shell编程其实本质上就是编写具有一定业务逻辑的shell命令，这一大堆的shell命令编写到xxx.sh

文件中，我们把xxx.sh文件叫做：shell脚本.(shell脚本就是可执行文件)

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一、 Linux系统结构

Linux操作系统是一种开放源代码的类UNIX操作系统，它的结构分为内核、Shell和应用程序三个层次。

1. 内核层

内核是Linux系统的核心部分，它负责管理系统各种硬件设备、文件系统、内存管理和进程管理等核心任务。Linux内核设计了良好的模块化结构，可以动态地加载和卸载内核模块，这使得内核可以兼容各种不同的硬件设备和外围设备。

2. Shell层

Shell是Linux系统的命令行解释器，它负责将用户输入的命令解释并执行。Linux系统上有多种Shell，其中最常用的是Bash Shell。Bash Shell 提供了各种丰富的功能和处理能力，如通配符、重定向、管道、变量等等。

3. 应用层

应用层是Linux系统上的各种应用程序和服务，包括文本编辑器、图形界面、Web服务器、邮件服务器、数据库服务器等。在Linux系统中，应用程序通常以开放源代码方式呈现，用户可以自由学习和使用，也可以根据需求自己编写、修改或扩展。

二、都有哪些shell

Shell被翻译为“壳”。在Linux内核外面包了一个壳。 Shell是一种用于与操作系统进行交互的命令行解释器。它是一种脚本语言，可以通过编写一系列的命令和脚本来执行操作系统的功能和任务。 我们在终端中编写的命令都是Shell命令。例如：ls、grep......等。

在Linux系统中，常见的Shell包括以下几种：

1. Bourne Shell（/bin/sh）：是Unix系统最早的shell程序，由史蒂夫·伯恩斯（Steve Bourne）编写。该shell程序是许多Linux发行版中默认使用的程序。

2. Bourne-Again SHell（/bin/bash）：是GNU项目的一部分，是Bourne Shell的增强版，目前在大部分Linux发行版中是默认的shell程序。

3. C Shell （/bin/csh）：是Bill Joy编写的一个具有面向对象设计理念的shell程序，它采用与C语言相似的语法和控制结构。C Shell中的命令提示符为%号。

4. TENEX C Shell（/bin/tcsh）：是C Shell的增强版，它对历史命令和别名等方面进行了改进，同时也支持C Shell中的所有特性。TENEX C Shell中的命令提示符也为%号。

5. Korn Shell（/bin/ksh）：是由David Korn编写的shell程序，它是Bourne Shell和C Shell的结合，拥有两种不同的工作模式：交互模式和批处理模式。

6. Z Shell（/bin/zsh）：是一个功能强大的shell程序，它是Bourne Shell的增强版，具有缩写、自动完成、句法高亮等功能，同时也支持Korn Shell、C Shell以及Bourne Shell的语法和命令。

每种Shell都有其特定的语法和功能，但它们通常都具有共同的基本功能，如变量操作、条件语句、循环语句和命令执行等。

Shell脚本在自动化任务、系统管理、批处理作业等方面非常有用。开发人员和系统管理员可以使用Shell脚本来编写一系列的命令和逻辑，以便自动化执行常见的任务和操作。

在CentOS中，可以使用chsh命令切换默认Shell。chsh命令允许您更改用户的登录Shell。以下是切换Shell的步骤：

1.查看已安装的Shell。

cat /etc/shells

2.使用以下命令更改Shell。

chsh -s /bin/sh

3.重新登录后：检查Shell是否已更改：

echo $SHELL

三、shell的基础语法

shell脚本可以编写在一个xxx.sh结尾的文件中，xxx.sh文件我们称为shell脚本文件。 shell脚本文件是一个可执行文件，类似于windows环境中的xxx.exe 或 xxx.bat 等文件。

1.注释

单行注释是一行文本，它以井号（#）开头，从该字符开始一直延伸到该行的结束。在此行内，任何内容都会被 Shell 解释器忽略：

# 这是一行注释
echo "Hello, World!"  # 这是一行带有注释的代码

Shell 脚本也支持多行注释，这种注释也被称为块注释。块注释在脚本中可以用于分组一系列代码，或将一段代码置于未被执行的状态。在 Bash Shell 中，块注释通常使用以下语法：

: '
这里是注释内容。
可以是多行，直到下面一行的单独引号为止。
'

下面是一个示例，说明这种块注释的使用方法：

#!/bin/bash: '
这是一个多行注释块。
我们将在这里添加一些注释，并将一些代码放在这里，以防它们被执行。echo "Hello, World!"
'echo "这行是被执行的。"

在此示例中，我们使用了一个多行注释块，该块包含我们想要添加的注释和未被执行的代码。通过使用这种方式添加注释，我们可以让脚本更具可读性。

注意：第一行代码的作用是告知系统采用bash解释器执行以下代码。可以省略，如果省略会默认使用当前会话的shell解释器。

2.变量

当我们在Linux操作系统中使用命令行环境时，Shell变量是非常重要的一个部分。它们可以用来存储和操作数据，从而让我们更加方便地管理文件、程序和系统。 在Linux中，有三种类型的Shell变量，包括：

• 环境变量

• 本地变量

• 特殊变量

⑴.环境变量

环境变量是Linux操作系统中最常用的变量类型之一。它们是在Shell会话外设置的，可以由多个脚本和进程共享。

在Linux中，环境变量没有固定的值，而是在需要时通过脚本或命令进行设置或更新。（系统环境变量一般在/etc/profile文件中设置。） 要查看当前所有环境变量，可以运行以下命令：

printenv

或

env

要设置一个新的环境变量，请使用“export”命令，例如：

export MY_VAR="Hello World"

要使用环境变量，在变量名称前必须加上$符号，例如：

echo $MY_VAR

⑵.本地变量

在Shell脚本中，变量的命名遵循以下规则：

1. 变量名由字母、数字和下划线组成。

2. 不能以数字开头。

3. 区分大小写。

4. 等号两侧不能有空格。

5. 不能使用特殊字符作为变量名，如$, &, !, (, ), *等。

shell变量名命名规范：

1. 环境变量一般是全部大写，单词和单词之间采用下划线分割：JAVA_HOME, CATALINA_HOME

2. 本地变量一般是小写。

本地变量是一种临时变量，在Shell会话中设置和使用。与环境变量不同，本地变量仅限于当前Shell会话，不会被其他脚本或命令使用。设置本地变量可以使用“=”号操作符，例如：

MY_VAR="Hello World"

类似于环境变量，在使用本地变量时，变量名称前必须加上$符号。例如：

echo $MY_VAR

⑶.特殊变量

特殊变量是在Shell中预定义的变量名称，具有特殊的含义。这些变量与当前Shell会话有关，可以用于许多不同的用途，包括文件和目录操作、命令历史记录和处理脚本参数等等。
以下是常见的一些特殊变量：

• $0: 当前脚本的文件名
• $1, $2...: 脚本参数列表中的第1个、第2个参数等等  (例如：./first.sh abc def，在执行这个脚本时，第一个参数abc，第二个参数def。)
• $#: 脚本参数的数量
• $*: 所有脚本参数的列表（将所有的参数作为一个字符串："zhangsan lisi wangwu"）
• $@: 所有脚本参数的列表（将每一个参数作为一个独立的字符串："zhangsan" "lisi" "wangwu"）
• $$: 当前脚本的进程ID号
• $?: 上一个命令的退出状态，一个数值。

例如：

#!/bin/bash
echo "The name of this script is: $0"
echo "The first parameter is: $1"
echo "The total number of parameters is: $#"
echo "All parameters are: $@"
echo "The current process ID is: $$"
echo "The last exit status was: $?"

此脚本将输出有关脚本本身和参数的信息。
总结：
在Linux中，Shell变量是非常重要和有用的一部分。使用环境变量、本地变量和特殊变量可以让我们更加精确地控制和管理我们的Linux系统。掌握这些变量类型及其用法，可以让我们更加高效地编写Shell脚本并提高我们的日常工作效率。

$? 这个特殊变量的用法

ls -l /etc/passwd
if [ $? -eq 0 ]; thenecho "ls command succeeded"
elseecho "ls command failed"
fi

这个变量可以用来获取上一条命令的执行结果是否正确，如果执行结果是0表示成功，其他值表示失败！！！

3.控制语句

Shell编程中，控制语句可用于控制程序的执行流程和执行次数，主要包括条件判断和循环。 条件判断主要通过if语句来实现，if语句用于检查指定条件是否成立，并根据条件的真或假来执行相应的语句块。 循环主要通过for循环、while循环和until循环来实现。循环语句用于反复执行某些语句块，直到满足指定条件为止。

⑴.shell中的中括号

中括号有两种使用方法：

1.用于比较操作符：用于比较两个值的大小或者判断两个值是否相等。例如：

• -eq: 判断两个值是否相等（equal to），例如[ $a -eq $b ]

• -ne: 判断两个值是否不相等（not equal to），例如[ $a -ne $b ]

• -lt: 判断左边的值是否小于右边的值（less than），例如[ $a -lt $b ]

• -gt: 判断左边的值是否大于右边的值（greater than），例如[ $a -gt $b ]

• -le: 判断左边的值是否小于等于右边的值（less than or equal to），例如[ $a -le $b ]

• -ge: 判断左边的值是否大于等于右边的值（greater than or equal to），例如[ $a -ge $b ]

在Shell中，比较操作符可以用于中括号[]中，例如:[ $a -eq $b ]。在比较时，要注意两个值之间必须有空格分隔，否则会出现语法错误。

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2.用于测试表达式：用于测试某个表达式是否成立。例如：

• -f: 判断某个文件是否存在并且是一个常规文件（regular file），例如[ -f file.txt ]

• -d: 判断某个文件是否存在并且是一个目录（directory），例如[ -d dir ]

• -z: 判断某个字符串是否为空（zero length），例如[ -z "$str" ]

• -n: 判断某个字符串是否非空（not zero length），例如[ -n "$str" ]

• -e: 判断某个文件或目录是否存在（exist），例如[ -e file.txt ]

在Shell中，测试表达式也可以用于中括号[ ]中，例如:[ -f file.txt ]。在多数Linux发行版中，测试表达式可以用中括号[]或者test命令实现，例如:test -f file.txt等价于[ -f file.txt ]。 需要注意的是，中括号中的空格很重要，空格缺少会导致语法错误。另外，在使用中括号[]时，要注意变量用双引号括起来，避免空值引起的语法错误。

⑵.if语句详解

if语句用于检查指定条件是否成立，并根据条件判断的结果执行不同的语句块。if语法格式如下：

if condition 
thencommand1command2...
elif condition2 
thencommand3command4...
elsecommand5command6...
fi

其中，`condition`是要检查的条件，可以是命令、变量、表达式等任何Shell语法，`then`表示条件成立要执行的语句块，如果有多个条件，可以使用`elif`语句来添加多个条件，每个条件使用`then`分别表示要执行的语句块，如果所有条件都不成立，则执行`else`分支中的语句块。

if语句的执行过程是从上到下依次判断每个条件，如果条件成立，则执行对应的语句块，执行完后跳出if语句。
案例：

#!/bin/bashif [ -f file.txt ] 
thenecho "file.txt exists."
elif [ -d dir ] 
thenecho "dir exists."
elseecho "file.txt and dir not found."
fi

⑶.for循环详解

for循环用于遍历指定列表或值的集合，并执行相应的语句块。for循环语法格式如下：

for var in list
docommand1command2...
done

其中，`var`是一个临时的变量名，用于存储当前循环的值，`list`是一个值或者多个带有空格或换行符分隔的值组成的列表。在每一次循环迭代时，`var`会被`list`列表中的一个值所替换，直到`list`中的所有值都被处理完为止。

案例：

#!/bin/bashfor i in 1 2 3 4 5
doecho "The value of i is: $i"
done

⑷.while循环详解

while循环用于不断执行语句块，直到满足指定条件为止。while循环语法格式如下：

while condition
docommand1command2...
done

其中，condition是要检查的条件，如果条件为真，则执行do语句块中的命令，执行完后再回到while语句中检查条件是否依然为真，如果条件仍为真，则继续执行命令块，否则跳出循环。

注意：在shell编程中 $((...)) 被称为算术扩展运算符，做数学运算的，并且将运算结果返回。$(...)运算符会将结果直接返回。例如：

• $((j+1))，如果j是5的话，结果就会返回6 （注意，使用这个运算符的时候，括号里面不能有空格）

• $(echo "hello world")，会将"hello world"打印，然后再将"hello world"字符串返回。

案例：

#!/bin/bashj=0
while [ $j -lt 5 ]
doecho "The value of j is: $j"j=$((j+1))
done

⑸.until循环详解

until循环用于不断执行语句块，直到满足指定条件为止。和while循环不同的是，直到指定条件为假时才会停止循环。until循环语法格式如下：

until condition
docommand1command2...
done

其中，`condition`是要检查的条件，如果条件为假，则执行`do`语句块中的命令，执行完后再回到`until`语句中检查条件是否依然为假，如果条件仍为假，则继续执行命令块，否则跳出循环。

案例：

#!/bin/bashk=0
until [ $k -ge 5 ]
doecho "The value of k is: $k"k=$((k+1))
done

⑹.break和continue语句

break和continue是控制循环的两个重要关键字。

• break语句用于跳出当前循环块，例如在for循环和while循环中使用该语句时，可以跳出当前循环并停止迭代。break语句可以嵌套在多重循环中，用于跳出内层循环和外层循环，其语法格式如下：

while condition
docommand1command2if condition2 thenbreakficommand3...
done

在上述示例中，如果在执行command2时，条件condition2成立，那么会执行break语句，跳出循环块并停止迭代。

• continue语句用于跳过本次循环迭代，直接进入下一次的迭代。在for循环和while循环中使用该语句时，可以用于跳过本次迭代，执行下一次迭代。其语法格式如下：

while condition
docommand1command2if condition2thencontinueficommand3...
done

在上述示例中，如果在执行command2时，条件condition2成立，那么会执行continue语句，跳过本次迭代，直接进入下一次迭代。

案例：

#!/bin/bashfor l in 1 2 3 4 5
doif [ $l -eq 3 ] thencontinuefiecho "The value of l is: $l"if [ $l -eq 4 ] thenbreakfi
done

4.函数

⑴.什么是函数？

在Shell编程中，函数是一种可重用的代码块，可以提高程序的可读性和可维护性。通过定义一个函数，可以把一段代码封装起来，赋予其一个名称，可以在程序的其他部分反复调用。
Shell脚本中的函数非常灵活，可以使用各种Shell语句和命令来编写，如if语句、for循环、while循环等。

⑵.定义函数

下面是一个示例函数的定义：

function say_hello() {echo "Hello, world!"
}

在上述示例中，我们定义了一个函数名为say_hello，它的执行结果是输出Hello, world!字符串。函数定义的语法格式如下：

function_name() {commands
}

使用function关键字来定义函数是可选的。当使用function关键字时，要注意不要加空格，否则会出现语法错误。函数体中可以包含任意数量的命令和语句。

⑶.调用函数

成功定义一个函数后，可以在程序的任何地方调用它。只需要使用函数的名称，再加上一对小括号，即可调用函数。例如：

say_hello

上述示例将会调用函数`say_hello`，执行函数体中的命令，输出`Hello, world!`字符串。

⑷.传递参数

Shell函数也支持传递参数。在调用函数时，可以把参数传递给函数，让函数使用这些参数来完成特定的任务。例如：

function greet() {echo "Hello, $1 $2"
}greet "John" "Doe"

上述示例中，我们定义了一个名为greet的函数，它输入参数$1和$2，并把这些参数用于输出字符串Hello, $1 $2。我们调用greet函数，并把参数"John"和"Doe"传递给它，最终输出Hello, John Doe字符串。

在函数中，参数可以使用$1、$2、$3等占位符来引用。$1表示第一个参数，$2表示第二个参数，以此类推。

⑸.示例代码

下面是一个示例代码，演示了如何定义和调用Shell中的函数：

#!/bin/sh# 定义函数say_hello
say_hello() {echo "Hello, world!"
}# 调用函数say_hello
say_hello# 定义函数greet
greet() {echo "Hello, $1 $2"
}# 调用函数greet
greet "John" "Doe"

运行上述代码后，会输出如下结果：

Hello, world!
Hello, John Doe

四、实现数据库自动备份

下面是一个用Shell编写的自动备份数据库的脚本，可以根据实际情况进行修改和调整：

#!/bin/bash# 设置备份目录
backupDir="/home/backup"# 设置需要备份的数据库名称和用户名、密码
dbUser="root"
dbPass="123456"
dbName="database_name"# 设置备份文件名，包括日期和时间
backupFile="$backupDir/${dbName}_$(date +%Y%m%d_%H%M%S).sql"# 执行备份命令
mysqldump -u$dbUser -p$dbPass $dbName > $backupFile# 压缩备份文件
gzip -f $backupFile# 删除7天前的备份文件
find $backupDir -mtime +7 -type f -name "${dbName}*.sql.gz" -delete

脚本的实现流程如下：

1.  首先设置备份目录和要备份的数据库的用户名、密码和名称。 
2.  然后，设置备份文件名，这里使用了当前日期和时间来命名备份文件。 
3.  接下来，使用mysqldump命令备份数据库并将结果重定向到备份文件中。 
4.  备份完成后，使用gzip命令将备份文件压缩。 
5.  最后，使用find命令删除7天前的备份文件，以避免占用过多磁盘空间。 

将这个脚本保存到一个文件中，如backup_db.sh，并添加可执行权限：

chmod +x backup_db.sh

通过编辑crontab文件，可以将这个脚本设置为定期自动运行，比如每天执行一次备份。打开终端，输入：

crontab -e

在文件末尾添加下面的一行：

0 0 * * * /path/to/backup_db.sh#  20 12 * * * /path/to/backup_db.sh 表示每天12:20会执行一次脚本。

保存并退出crontab文件，这样在每天午夜0点进行自动备份。如果需要调整自动备份的时间，也可以修改crontab文件中的时间字段。