SHELL编程-Linux自动化运维基础（变量与条件控制语法）

SHELL编程-Linux自动化运维基础

变量使用

定义与使用

r123@localhost:~$ first_var=aaa
r123@localhost:~$ echo $first_var
aaa
r123@localhost:~$ second_var=123
r123@localhost:~$ echo $second_var
123
r123@localhost:~$ third="bbb ccc"
r123@localhost:~$ echo $third
bbb ccc

• 定义变量时，变量名不能以数字开头，等号两侧不能出现空格，有空格的变量内容，必须以引号包含
• 使用变量时必须加上$

拼接变量

r123@localhost:~$ first_var=123
r123@localhost:~$ first_var=${first_var}456
r123@localhost:~$ echo $first_var
123456
r123@localhost:~$ first_var="$first_var"789
r123@localhost:~$ echo $first_var
123456789

查看变量

直接使用set命令将输出目前shell中存在的变量，包括环境变量，我这里以grep筛选出来自定义变量（通常情况下没有办法选出所有自定义变量）

r123@localhost:~$ set | grep first_var
first_var=123456789

取消变量

r123@localhost:~$ unset first_var
r123@localhost:~$ echo $first_var

交互变量

#! /bin/bash

read -p "Input a ipaddress: " ip_address

ping -c 1 ${ip_address} &> /dev/null && echo "${ip_address} Up" || echo "${ip_address} Down"

echo success

三种变量引用

• ""表示对内部内容进行弱引用，只对空格等字符进行转义，$等不受影响
• ''表示对内部内容进行强引用，对$等也进行转义
• ``表示更高的执行优先级

r123@localhost:~$ first_var=123
r123@localhost:~$ echo "$first_var"456
123456
r123@localhost:~$ first_var=123
r123@localhost:~$ echo '$first_var'456
$first_var456
r123@localhost:~$ echo `ls`456
MyMainClass.java content.txt456

变量运算

• 整数运算

r123@localhost:~$ expr 1 + 1
2
r123@localhost:~$ var_1=123
r123@localhost:~$ var_2=123
r123@localhost:~$ expr $var_1 + $var_2
246

使用expr时，作为运算两个值或变量必须与运算符有空格隔开，还有以下三种方式进行运算

r123@localhost:~$ echo $(($var_1 + $var_2))
246
r123@localhost:~$ echo $((2 ** 2))
4
r123@localhost:~$ echo $[1+2]
3

r123@localhost:~$ let sum=$var_1+$var_2
r123@localhost:~$ echo $sum
246
r123@localhost:~$ let sum++; echo $sum
247

• 浮点运算

一般浮点运算需要借助bc计算器程序

r123@localhost:~$ sudo apt install bc
r123@localhost:~$ echo "2^4" | bc
16
r123@localhost:~$ echo "scale=3; 2/4" | bc
.500
r123@localhost:~$ echo "scale=3; 5/4" | bc
1.250
r123@localhost:~$ echo "scale=2; 5/4" | bc
1.25

变量类型

环境变量

环境变量是操作系统中的一种配置参数，用于存储系统和应用程序的配置信息。它们是在操作系统运行时由操作系统或用户设置的键值对。这些键值对包含了一些重要的信息，例如系统路径、临时文件夹位置、语言设置等。在计算机程序中，环境变量通常用于指定应用程序的运行时行为，例如定义特定的路径、设置默认值或启用某些功能。程序可以在运行时读取这些环境变量的值，以便适应不同的运行环境或用户需求

通常我们使用export设置临时环境变量用来达到跨shell使用目的，即在当前shell中开启一个子shell后，可以在子shell中使用该变量，我们可以使用pstree来展示shell的层级关系，使用exit来退出当前shell：

r123@localhost:~$ export Base_var=233
r123@localhost:~$ ps | grep bash
   40 pts/0    00:00:00 bash
r123@localhost:~$ bash
r123@localhost:~$ bash
r123@localhost:~$ bash
r123@localhost:~$ ps | grep bash
   40 pts/0    00:00:00 bash
   60 pts/0    00:00:00 bash
   67 pts/0    00:00:00 bash
   73 pts/0    00:00:00 bash
r123@localhost:~$ pstree
init─┬─init───init───bash───bash───bash───bash───pstree
     └─{init}
r123@localhost:~$ exit
exit
r123@localhost:~$ pstree
init─┬─init───init───bash───bash───bash───pstree
     └─{init}
r123@localhost:~$ echo $Base_var
233

如果想要设置的变量永久可用，可以添加到环境变量文件，以下是常见表格：

文件	加载时机	说明
/etc/environment	系统启动时	全局环境变量，对所有用户生效
/etc/profile	用户登录时	全局配置文件，对所有用户生效
/etc/bash.bashrc	用户登录时（bash shell）	全局bash配置文件，对所有用户生效
~/.bashrc	用户登录时（bash shell）	用户级别的bash配置文件，只对当前用户生效
~/.bash_profile	用户登录时（bash shell）	用户级别的bash配置文件，仅在用户登录时执行一次
~/.profile	用户登录时	用户级别的配置文件，通常由sh、bash、ksh等解释执行
~/.zshrc	用户登录时（zsh shell）	用户级别的zsh配置文件，只对当前用户生效
/etc/profile.d/	用户登录时（bash shell）	目录包含由管理员提供的额外配置文件，以扩展/etc/profile
~/.config/environment.d/	用户登录时	目录包含用户特定的环境变量配置文件，以扩展~/.profile

查看当前shell加载的的环境变量内容：

r123@localhost:~$ env
SHELL=/bin/bash
WSL_DISTRO_NAME=Ubuntu
...

修改环境变量，这里以当前用户环境变量配置为例：

r123@localhost:~$ vim .profile
...
fi
export myself_var=2333
...   
:wq
r123@localhost:~$ source .profile
r123@localhost:~$ echo $myself_var
2333

预定义变量

预定义变量是在Shell脚本中由Shell环境提前定义好的一些特殊变量，用于存储系统信息、脚本运行时的状态等。这些变量在脚本执行期间自动设置，可以用于获取有关执行环境的信息或控制脚本的行为（其中$1到$9也称为位置变量）：

变量	含义	示例
$0	脚本或命令本身的名称	如果脚本名为 myscript.sh，则 $0 是 myscript.sh
$1, $2, …	传递给脚本或命令的位置参数，9之后的需要特殊定义	$1 表示第一个参数，$2 表示第二个参数，以此类推
$#	传递给脚本或命令的位置参数的总数，或变量的长度${#变量}	如果有三个参数，$# 是 3
$*	所有位置参数的单个字符串	如果有参数为 arg1 和 arg2，$* 是 arg1 arg2
$@	所有位置参数的列表，每个参数作为一个单独的词	如果有参数为 arg1 和 arg2，$@ 是 arg1 和 arg2
$?	上一个命令的退出状态（返回值），0是成功，非0即为失败	echo $? 可以用于获取上一个命令的退出状态
$$	当前Shell进程的进程ID	echo $$ 显示当前Shell的进程ID
$!	后台运行的上一个命令的进程ID	在后台运行的命令结束后，$! 包含其进程ID
$USER	当前用户的用户名	echo $USER 显示当前登录用户的用户名
$HOME	当前用户的主目录路径	echo $HOME 显示当前用户的主目录路径
$SHELL	当前用户使用的Shell	echo $SHELL 显示当前用户使用的Shell
$PATH	Shell查找可执行文件的路径列表	echo $PATH 显示Shell查找可执行文件的路径列表

在书写脚本时，我们可以做出以下的效果

ping -c 1 $1 &> /dev/null && echo "${1} is Up" || echo "${1} is Down"
echo success

r123@localhost:~$ vim ping.sh
r123@localhost:~$ bash ping.sh 192.168.179.11
192.168.179.11 is Down
success

条件控制

注意：条件测试不支持浮点值

数值比较

操作符	描述	用法
-eq	等于（equal to）	[ "$a" -eq "$b" ]
-ne	不等于（not equal to）	[ "$a" -ne "$b" ]
-lt	小于（less than）	[ "$a" -lt "$b" ]
-le	小于等于（less than or equal to）	[ "$a" -le "$b" ]
-gt	大于（greater than）	[ "$a" -gt "$b" ]
-ge	大于等于（greater than or equal to）	[ "$a" -ge "$b" ]

如果想要直接使用上述比较，需要通过 $?来获取运算结果：

r123@localhost:~$ [ 20 -gt 10 ]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [ 20 -gt 30 ]; echo $?
1
r123@localhost:~$ [ 20-gt30 ]; echo $?
0

需要注意的是，这里的[]运算符需要与运算内容有空格，否则运算将无法识别

文件验证

指令	描述	用法
-e 文件路径	检查文件或目录是否存在	[ -e "$文件路径" ]
-f 文件路径	检查文件是否为普通文件	[ -f "$文件路径" ]
-d 文件路径	检查文件是否为目录	[ -d "$文件路径" ]
-s 文件路径	检查文件是否存在且大小不为零	[ -s "$文件路径" ]
-r 文件路径	检查文件是否可读	[ -r "$文件路径" ]
-w 文件路径	检查文件是否可写	[ -w "$文件路径" ]
-x 文件路径	检查文件是否可执行	[ -x "$文件路径" ]
-L 文件路径	检查文件是否为符号链接	[ -L "$文件路径" ]
-b 文件路径	检查文件是否为块设备文件	[ -b "$文件路径" ]
-g 文件路径	检查文件是否具有设置了 SGID 位	[ -g "$文件路径" ]

文件类型表格：

文件类型	符号	说明
普通文件	-	包含文本、二进制数据等，没有特殊属性。
目录	d	包含其他文件和目录的容器。
符号链接	l	指向另一个文件或目录的链接。
块设备文件	b	提供对设备的带缓冲的访问，如硬盘分区。
字符设备文件	c	提供对设备的不带缓冲的访问，如串口。
套接字文件	s	用于进程间通信的特殊文件。
管道文件	p	用于进程间通信的命名管道。

使用示例：

r123@localhost:~$ ll
total 44
drwxr-x--- 2 r123 r123 4096 Jan 20 00:13 ./
drwxr-xr-x 3 root root 4096 Jan 16 01:32 ../
-rw------- 1 r123 r123 3116 Jan 20 10:44 .bash_history
-rw-r--r-- 1 r123 r123  220 Jan 16 01:32 .bash_logout
-rw-r--r-- 1 r123 r123 3771 Jan 16 01:32 .bashrc
-rw------- 1 r123 r123   20 Jan 20 00:13 .lesshst
-rw-r--r-- 1 r123 r123    0 Jan 20 10:43 .motd_shown
-rw-r--r-- 1 r123 r123  807 Jan 19 15:34 .profile
-rw-r--r-- 1 r123 r123    0 Jan 19 14:47 .sudo_as_admin_successful
-rw------- 1 r123 r123 1444 Jan 19 15:44 .viminfo
-rw-r--r-- 1 r123 r123  127 Jan 17 22:52 MyMainClass.java
-rw-r--r-- 1 r123 r123  152 Jan 17 20:37 content.txt
-rw-r--r-- 1 r123 r123   83 Jan 19 15:44 ping.sh
r123@localhost:~$ [ -f MyMainClass.java ]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [ -e MyMainClass.java ]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [ -x MyMainClass.java ]; echo $?
1

r123@localhost:~$ [ -g MyMainClass.java ]; echo $?
1
r123@localhost:~$ sudo chmod g+s MyMainClass.java
r123@localhost:~$ [ -g MyMainClass.java ]; echo $?
0

字符串比较

• 基础用法

r123@localhost:~$ [ "aaa" = "aaa" ]; echo $?
0

• -z判断字符串长度是0

r123@localhost:~$ [ -z "233"  ]; echo $?
1
r123@localhost:~$ [ -z ""  ]; echo $?
0

• 判断字符串长度不为0，未定义的变量也为0

r123@localhost:~$ [ -n "233"  ]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [ -n ""  ]; echo $?
1

注意：当比较不存在变量时会出现以下情况

r123@localhost:~$ first_var=233
r123@localhost:~$ unset first_var
r123@localhost:~$ echo $first_var

r123@localhost:~$ [ -z $first_var ]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [ -n $first_var ]; echo $?
0
r123@localhost:~$ echo $first_var

多条件测试

• and语法的三种形式

r123@localhost:~$ [ 22 -gt 23 -a 23 -gt 22 ]; echo $?
1
r123@localhost:~$ [[ 22 -gt 23 && 23 -gt 22 ]]; echo $?
1
r123@localhost:~$ [ 22 -gt 23 ] && [ 23 -gt 22 ]; echo $?
1

• or语法的三种形式

r123@localhost:~$ [ 22 -gt 23 -o 23 -gt 22 ]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [[ 22 -gt 23 || 23 -gt 22 ]]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [ 22 -gt 23 ] || [ 23 -gt 22 ]; echo $?
0

模式匹配

利用linux的通配符来进行匹配条件

r123@localhost:~$ [[ 2 = [0-9] ]]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [[ 20 = [0-9] ]]; echo $?
1

正则匹配

使用~表示进行正则匹配

r123@localhost:~$ [[ 20 =~ [0-9] ]]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [[ a =~ [0-9] ]]; echo $?
1
r123@localhost:~$ [[ 1 =~ ^[0-9]$ ]]; echo $?
0
r123@localhost:~$ [[ 20 =~ ^[0-9]$ ]]; echo $?
1
r123@localhost:~$ [[ 2 =~ ^[0-9]$ ]]; echo $?
0

流程控制if语法

• 单分支结构，当条件控制语句成立（返回值为0），输出Hello World

#!/bin/bash

if [ 2 -gt 1 ]; then
        echo "Hello World";
fi

r123@localhost:~$ cat if_test.sh

#!/bin/bash
read -p "Please enter a username: " username
id $username &> /dev/null
if [ $? -eq 0 ]; then
        echo "The username is exist"
fi

r123@localhost:~$ bash if_test.sh
Please enter a username: r123
The username is exist

• 双分支结构

r123@localhost:~$ cat if_test.sh

#!/bin/bash
read -p "Please enter a username: " username
id $username &> /dev/null
if [ $? -eq 0 ]
then
        echo "The username is exist"

else
        echo "The username is not exist"
fi

r123@localhost:~$ bash if_test.sh
Please enter a username: r123
The username is exist
r123@localhost:~$ bash if_test.sh
Please enter a username: aaa
The username is not exist

这里使用了$?来避免了直接将命令作为条件传入if语句，也可以直接将命令作为条件

• 多分支结构

#!/bin/bash
read -p "Please enter a time of only hour: " user_input_hour

if [ $user_input_hour -gt 24 -o $user_input_hour -lt 0 ];
then
    echo "Please enter a correct time"

elif [ $user_input_hour -le 12 ]
then 
    echo "It's ${user_input_hour} o'clock in the morning"

elif [ $user_input_hour -gt 12 ]
then
    echo "It's ${user_input_hour} o'clock in the afternoon"

else
    echo "Failed test"

fi

使用bash -vx 脚本名可以进行调试脚本

r123@localhost:~$ bash -vx elif_test.sh
#!/bin/bash
read -p "Please enter a time of only hour: " user_input_hour
+ read -p 'Please enter a time of only hour: ' user_input_hour
Please enter a time of only hour: 12

if [ $user_input_hour -gt 24 -o $user_input_hour -lt 0 ];
then
    echo "Please enter a correct time"
...
elif [ $user_input_hour -gt 12 ]
then
    echo "It's ${user_input_hour} o'clock in the afternoon"

else
    echo "Failed test"

fi
+ '[' 12 -gt 24 -o 12 -lt 0 ']'
+ '[' 12 -le 12 ']'
+ echo 'It'\''s 12 o'\''clock in the morning'
It's 12 o'clock in the morning

在每一句要执行的语句处，将依次输出：原语句、进行操作（以+开头）、执行结果

模式匹配case语法

read -p "Please enter a number from 0 to 9 or a letter: "  user_input_value

case $user_input_value in
    [0-9])
        echo "This is a number which in 1-9"
    ;;
    [a-zA-Z])
        echo "This is a letter"
    ;;
    *)
        echo "no"
    ;;
esac

匹配模式为模式匹配，并不能直接使用正则表达式，在每个模式匹配完成后需要使用两个分号，借助以上基础知识，我们可以写一个略微复杂的脚本

#!/bin/bash
web1=192.168.179.2
web2=192.168.179.3
web3=192.168.179.144
web4=192.168.179.145
web5=192.168.179.200

cat <<EOF
    1.Web Server 1 ${web1}
    2.Web Server 2 ${web2}
    3.Web Server 3 ${web3}
    4.Web Server 4 ${web4}
    5.Web Server 5 ${web5}
EOF

read -p "Please select a Web Server serial number: " select_res

case $select_res in
1)
    select_res=$web1
    ;;
2)
    select_res=$web2
    ;;
3)
    select_res=$web3
    ;;
4)
    select_res=$web4
    ;;
5)
    select_res=$web5
    ;;
esac

echo "The selected host to connect to is Web Server: "$select_res

ping -c 1 $select_res &> /dev/null && echo "${select_res} Up" || echo "${select_res} Down"

echo "Execution is completed"