Linux——Shell脚本编程(1)

一、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，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。

二、Shell 使用场景（Shell 是什么，）

①、Shell 是什么 

        由于安全、复杂、繁琐等原因，用户不能直接接触内核（也没有必要），需另外再开发一个程序让用户直接使用这个程序；该程序作用就是接收用户操作（点击图标、输入命令）并进行简单处理，然后再传递给内核，这样用户就能间接地使用操作系统内核了。在用户和内核之间加一层“代理”，既能简化操作又能保障内核安全。
        这个另外开发的程序就是这层“代理”。Linux下这个命令行程序叫 Shell。是一个应用程序，让用户能够更加高效、安全、低成本地使用 Linux 内核，这就是 Shell 的本质。Shell 本身并不是内核的一部分，它只是站在内核基础上编写的一个应用程序，和 QQ、迅雷、Firefox 等其它软件没有什么区别。然而 Shell 也有着它的特殊性就是开机立马启动；用户通过 Shell 来使用 Linux，不启动 Shell 的话用户就没办法使用 Linux。

②、Shell 如何连接用户和内核？

        Shell 程序本身功能是很弱的，比如文件操作、输入输出、进程管理等都得依赖内核。运行一个命令，大部分情况下 Shell 会去调用内核暴露出来的接口，这就是在使用内核，只是这个过程被 Shell 隐藏了起来，它自己在背后默默进行看不到而已。
        接口其实就是一个个函数，使用内核就是调用这些函数。这就是使用内核全部内容了吗？嗯，是的！除了函数，没有别的途径使用内核。比如Shell 中输入cat log.txt命令就可以查看 log.txt 文件中的内容，然而log.txt 放在磁盘的哪个位置？分成了几个数据块？在哪里开始？在哪里终止？如何操作探头读取它？这些底层细节 Shell 统统不知道的，它只能去调用内核提供的 open() 和 read() 函数，告诉内核我要读取 log.txt 文件，然后内核就按照 Shell 的吩咐去读取文件了，并将读取到的文件内容交给 Shell，最后由 Shell 呈现给用户（其实呈现到显示器上还得依赖内核）。整个过程 Shell 就是一个“中间商”，它在用户和内核之间“倒卖”数据。

三、Shell 连接其它程序

        Shell 中输入的命令，有一部分是 Shell 本身自带的叫做内置命令；有一部分是其它应用程序（一个程序就是一个命令）这叫做外部命令。Shell 本身支持的命令并不多功能也有限，但 Shell 可以调用其他程序，每个程序就是一个命令，使得 Shell 命令数量可以无限扩展，结果就是 Shell 功能非常强大，完全能够胜任 Linux 日常管理工作，如文本或字符串检索、文件的查找或创建、大规模软件自动部署、更改系统设置、监控服务器性能、发送报警邮件、抓取网页内容、压缩文件等。更加惊讶的是，Shell 还可以让多个外部程序发生连接，在它们之间很方便地传递数据，就是把一个程序的输出结果传递给另一个程序作为输入。Shell 强大，并不是 Shell 本身功能丰富，而是它擅长使用和组织其他的程序。可以将 Shell 在整个 Linux 系统中的地位描述成下图所示的样子。注意“用户”和“其它应用程序”是通过虚线连接的，因为用户启动 Linux 后直接面对的是 Shell，通过 Shell 才能运行其它的应用程序。

四、Shell 编程（Shell 是一种脚本语言）

        Shell 并不是简单的堆砌命令，我们还可以在 Shell 中编程，这和使用 C++、C#、Java、Python 等常见的编程语言并没有什么两样。Shell 虽然没有 C++、Java、Python 等强大，但也支持了基本的编程元素，例如：

• if...else 选择结构，case...in 开关语句，for、while、until 循环；
• 变量、数组、字符串、注释、加减乘除、逻辑运算等概念；
• 函数，包括用户自定义的函数和内置函数（例如 printf、export、eval 等）。

        站在这个角度讲，Shell 也是一种编程语言，它的编译器（解释器）是 Shell 这个程序。我们平时所说的 Shell，有时候是指连接用户和内核的这个程序，有时候又是指 Shell 编程。Shell 主要用来开发一些实用的、自动化的小工具，而不是用来开发具有复杂业务逻辑的中大型软件，例如检测计算机的硬件参数、搭建 Web 运行环境、日志分析等，Shell 都非常合适。
        尤其是 Linux 运维工程师，Shell 更是必不可少的，是必须掌握的技能，它使得我们能够自动化地管理服务器集群，否则你就得一个一个地登录所有的服务器，对每一台服务器都进行相同的设置，而这些服务器可能有成百上千之多，会浪费大量的时间在重复性的工作上。

五、常见的 Shell

常见的 Shell 有 sh、bash、csh、tcsh、ash 等。

sh

        sh 的全称是 Bourne shell，由 AT&T 公司的 Steve Bourne开发，为了纪念他，就用他的名字命名了。sh 是 UNIX 上的标准 shell，很多 UNIX 版本都配有 sh。sh 是第一个流行的 Shell。

csh

        sh 之后另一个广为流传的 shell 是由柏克莱大学的 Bill Joy 设计的，这个 shell 的语法有点类似C语言，所以才得名为 C shell ，简称为 csh。Bill Joy 是一个风云人物，他创立了 BSD 操作系统，开发了 vi 编辑器，还是 Sun 公司的创始人之一。

BSD 是 UNIX 的一个重要分支，后人在此基础上发展出了很多现代的操作系统，最著名的有 FreeBSD、OpenBSD 和 NetBSD，就连 Mac OS X 在很大程度上也基于BSD。

tcsh

        tcsh 是 csh 的增强版，加入了命令补全功能，提供了更加强大的语法支持。

ash

        一个简单的轻量级的 Shell，占用资源少，适合运行于低内存环境，但是与下面讲到的 bash shell 完全兼容。

bash

        bash shell 是 Linux 的默认 shell。bash 由 GNU 组织开发，保持了对 sh shell 的兼容性，是各种 Linux 发行版默认配置的 shell。

bash 兼容 sh 意味着，针对 sh 编写的 Shell 代码可以不加修改地在 bash 中运行。

尽管如此，bash 和 sh 还是有一些不同之处：

• 一方面，bash 扩展了一些命令和参数；
• 另一方面，bash 并不完全和 sh 兼容，它们有些行为并不一致，但在大多数企业运维的情况下区别不大，特殊场景可以使用 bash 代替 sh。

六、Shell 脚本的执行方式

脚本格式要求

1)脚本以#!/bin/bash开头
2)脚本需要有可执行权限

方式1(输入脚本的绝对路径或相对路径)

说明:首先要赋予helloworld.sh 脚本的+x权限， 再执行脚本
比如/hello.sh 或者使用绝对路径/root/shcode/hello.sh

方式2(sh+脚本)

说明:不用赋予脚本+x权限，直接执行即可。
比如 shhello.sh，也可以使用绝对路径

七、编写第一个Shell 脚本

创建一个 Shell 脚本，输出hello world!

vim hello.sh
#!/bin/bash
echo "hello,world~"

 八、参考资料：Shell脚本手册.pdf (aliyuncs.com)