第三节 Shell 脚本和编程

学习 shell 的价值：

1. Linux 服务器的基本操作和管理

2. 前端 Node.js 服务的进程管理、问题排查、资源监控等运维操作

3. 使用 shell 编写TCE、SCM、Docker 脚本，完成服务编译和部署

一、Shell 基础概念

概念：

• 终端：获取用户输入、展示运行结果的硬件设备
• tty:teletypeWriter的简称,和终端等价,早期指电传印机. 在linux 中是输入/输出环境
• 终端模拟器：Mac Terminal、 iTerm2等，关联虚拟 tty 的输入输出软件
• Shell：command interpreter ,处理来自终端模拟器的输入,解释执行之后输出结果给终端
• Bash：shell的—种具体实现

发展：

• 1971 为UNIX开发第一个shell ，称V6 shell
• 贝尔实验室为V7 UNIX开发的 Bourne shell 即sh
• 为了取代Bourne shell开发的Bourne-Again shell即 Bash

构成：

• 解释器：bash 内置命令、GNU核心工具集、第三方库
• 编程语音：变量、运算、语句、函数

二、命令和语法

变量：

• 类型：自定义变量 当前 shell 声明方式：=
• 类型：环境变量 当前 shell 及其子 shell 声明方式：export、declare -x
• 类型：系统环境变量 所有 shell 声明方式：启动加载

自定义变量：

declare [+/-] 选项 变量

• 选项：- 含义：给变量设定类型属性
• 选项：+ 含义：取消变量的类型属性
• 选项：-a 含义：将变量声明为数组类型
• 选项：-i 含义：将变量声明为整数型
• 选项：-x 含义：将变量声明为环境变量
• 选项：-r 含义：将变量声明为只读变量
• 选项：-p 含义：显示指定变量的被声明的类型

管道：

管道与管道符|，作用是将前一个命令的结果传递给后面的命令

• 语法:cmd1 | cmd2
• 要求:管道右侧的命令必须能接受标准输人才行，比如l grep命令, ls、mv等不能直接使用，可以使用xargs预处理
• 注意: 管道命令仅仅处理stdout,对于stderr会予以忽略， 可以使用set -o pipefail设置 shell遇到管道错误退出

重定向：

1. 输出重定向符号：

• 1）>:覆盖写入文件
• 2）>>:追加写入文件
• 3）2>:错误输出写入文件
• 4）&>:正确和错误输出统一写入到文件中

2. 输人重定向符号：

• 1）<
• 2）<<

判断命令：

shell中提供了test、[、[[三种判断符号，可用于:

• 整数测试
• 字符串测试
• 文件测试

语法:

• test condition
• [ condition ]
• [[ condition ]]

注意：

• 中括号前后要有空格符;
• [和l test是命令,只能使用自己支持的标志位,<、>、=只能用来比较字符串
• 中括号内的变量,最好都是用引号括起来
• [[更丰富，在整型比较中支持<、>、=，在字符串比较中支持=~正则

循环：

• while循环 while condition ; do程序段;done
• until循环 until condition ; do程序段;done
• for循环 for var in [words...]; do程序段;done

函数：

语法一： funcName(){ echo "abc"; }

语法二： function funcName() { echo "abc"; }

注意：

• shell自上而下执行，函数必须在使用前定义
• 函数获取变量和 shell script类似,$O代表函数名，后续参数通过$1、$2 ...获取
• 函数内return 仅仅表示函数执行状态,不代表函数执行结果
• 返回结果一般使用echo、printf，在外面使用$()、“获取结果
• 如果没有return ，函数状态是上一条命令的执行状态,存储在$?中

模块化：

模块化的原理是在当前shell内执行函数文件,方式: source [函数库的路径]

三、执行过程和原理

shell脚本一般以.sh结尾,也可以没有,这是一个约定;第一行需要指定用什么命令解释器来执行

#!/bin/bash

#!/usr/bin/env bash

2、启动方式

1. #文件名运行
2. ./filename.sh
5. #解释器运行
6. bash ./filename. sh
9. #source运行
10. source ./filename.sh

执行过程：

1. 字符解析

• 识别换行符、分号(:)做行的分割
• 识别命令连接符(&&管道)做命令的分割
• 识别空格、 tab符，做命令和参数的分割

2. shell展开，例如{1..3}解析为123

3. 重定向,将stdin、 stdout、 stderr的文件描述符进行指向变更

4. 执行命令

• builtin直接执行
• 非 builtin使用$PATH查找，然后启动子进程执行

5. 收集状态并返回

shell展开：

1. 大括号展开(Brace Expansion) { ...}

• 一般由三部分构成,前缀、一对大括号、后缀，大括号内可以是逗号分割的字符串序列，也可以是序列表达式区{x..y [..incr]}

2. 波浪号展开(Tilde Expansion)~
3. 参数展开(Shell Parameter Expansion)
4. 命令替换(Command Substitution)
5. 数学计算(Arithmetic Expansion)$((..))

• 使用$(())包裹数学运算表达式,得到结果并替换

6. 文件名展开(Filename Expansion) * ?[..]外壳文件名模式匹配

• 当有单词没有被引号包裹，且其中出现了‘*’， ‘?’, and‘[’字符，则shell 会去按照正则匹配的方式查找文件名进行替换,如果没找到则保持不变。

四、调试和前端集成

调试：

1. 普通log，使用echo、printf
2. 使用set命令
3. vscode debug插件

VSCode 配置：

1. shellman:代码提示和自动补全
2. shellcheck:代码语法校验
3. shell-format:代码格式化
4. Bash Debug:支持单步调试

• 安装vscode插件
• 编写launch.json文件
• 升级bash到4.x 以上版本

前端集成：

1. node中通过exec、spawn调用shell命令
2. shell脚本中调用node命令
3. 借助zx等库进行javascript、 shell script的融合

• 借助shell完成系统操作,文件io、内存、磁盘系统状
• 借助nodejs 完成应用层能力，网络io、计算等