Shell 基础认知与变量详解

一、基础认知

为何需要 shell：DevOps 是避不开编程的，以后的运维也是，大势所趋。

1. Linux 底层简单介绍（shell 译为壳）

实现 shell 的程序称为 bash。

需要说明：操作系统是一个整体，内核和 shell 都是它的两个部分。

shell 的作用就是解释执行用户输入的命令或程序，用户输入一条它就解释一条，这种键盘输入、Linux 给响应的方式称为交互式。

命令执行过程：

早期是编写机器语言，编译后运行的，直到解释器的出现。

/usr/bin 下的文件属于二进制文件，打开都是无法阅读的。

2. Shebang

和 shell 的交互可以是非交互式的，代码写到文件，用的时候运行（比如 Linux 的 .sh 文件、win 的 .bat 文件），称为 shell 脚本（非交互式）。

也可以不写后缀，但俗成的东西没必要破坏。

脚本的首行会有 #!（称为 Shebang）和路径，即说明信息，使用 shell 语法编写。

Shebang 的作用是指明解释器去读取，即使脚本不在 /bin 目录，写 Shebang 也可使用 /bin/sh，让指向的解释器执行。

/bin/sh 是一个可执行文件。

yum 就是用 python 开发的，要用 python 解释器。

env 的写法是兼容的写法。

ubuntu@VM-0-12-ubuntu:/etc/init.d$ cat /etc/init.d/procps
#! /bin/sh
DESC="Setting kernel variables"
DAEMON=/sbin/sysctl
PIDFILE=none

ll /bin/sh
lrwxrwxrwx 1 root root 4 Mar 23  2022 /bin/sh -> dash*

# 也有bash
ll /bin/bash
-rwxr-xr-x 1 root root 1396520 Mar 14  2024 /bin/bash*

# python解释器分别是centos和Ubuntu的
#! /usr/bin/python 
#! /usr/bin/python3


# 兼容解释器
#! /usr/bin/env

习惯上使用 bash 即可。

命令行执行的都会去 PATH 里找，不写入 PATH 的用相对路径执行。

有些系统在创建文件时可能缺少执行权限，此时可以 chmod +x 文件名 来添加，也可以使用临时解释器（即指定解释器）：

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# sh hello.sh
server-test
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# bash hello.sh
server-test
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# dash hello.sh
server-test
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# /bin/sh hello.sh
server-test
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# /bin/dash hello.sh
server-test
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# /bin/bash hello.sh
server-test
# 有很多指定执行方式，随便选，第一种最简单的
# 不写./hello.sh也可以，因为指定解释器，就会在当前目录搜索
# 不指定解释器，就回去PATH搜索因此下面是不行的：必须加./
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# chmod +x hello.sh
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# hello.sh
hello.sh: command not found

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# ./hello.sh
server-test
# 养成一个./的习惯是好事

如果是一个 py 文件，只加可执行权限是没用的，因为默认是 bash 解释器执行的，需要指定一个 py 解释器，/usr/bin/python3 文件名.py 这样指定就行。

结论： py 文件必须指定 py 解释器，也可以写 py 的 shebang。

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# vim hello.py

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# cat hello.py
#! /usr/bin/python3

print("server-测试")

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# chmod +x hello.py

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# ./hello.py
server-测试

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# hello.py
hello.py: command not found

查看 shell 的值 echo $SHELL：

echo $SHELL
/bin/bash

python3 解释器基本解决中文乱码问题（# conding:utf-8 不需要写了）。

如果 Shebang #! 指定的不是一个可执行文件，最终会交给 shell。

3. 浅谈运维和编程

注释规范

注释一般要求单独写一行，也可以在命令后面：

#! /bin/bash
#
echo "server-test" #注释在这里

最好使用英文而非中文（在公司写中文也没问题，只是会涉及系统平台语言不兼容问题）。

执行 shell 脚本的方式

1. 用 bash/sh 指定文件的绝对路径、相对路径运行（需要 x 执行权限）

白色的就是没有执行权限，绿色才有：

1. source hello.sh、. hello.sh 的方式，具体区别后面了解
2. 少见：sh < hello.sh

简单来说就是随便定义变量类型不用声明。

选定了学习路径就要坚定，别人说好的不跟风，别人说不好的不迷茫，犹犹豫豫走走停停一定会暴毙。

二、一阶段：bash 特性和变量

1. bash 特性

history 介绍

shell 会话可以保留用户执行的历史命令 history，错误的、正确的都会有。

echo $HISTSIZE 这个变量定义了历史命令的数量：

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# echo $HISTSIZE
1000

记忆：hist size。

历史命令是记录在文件中的：cat ~/.bash_history、cat /root/.bash_history。

可以通过 Tab 补全输入。

history 常用参数

• history -c 清空历史
• history -r ~/.bash_history 恢复历史

!3006 执行历史命令，!! 执行上次命令（执行长命令用到，也可以通过上下左右箭头用到）。

bash 默认支持这些功能：文件路径命令补全、ctrl + a、e、u、k、l、通配符、history、命令别名、命令行展开。

2. Shell 变量详解

赋值和输出：

# 临时变量，更新会话、重启都会消失
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# name="嘿嘿嘿"
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# echo $name
嘿嘿嘿

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# sudo -i
root@VM-0-9-ubuntu:~# echo $name

root@VM-0-9-ubuntu:~# 

很早之前就说过变量，把右边赋值给左边，但是本次会深入了解一些变量。

定义变量和赋值之间，不得有空格（加引号是好习惯）。

单引号变量不识别特殊语法，双引号变量能识别特殊符号：

每次调用 bash/sh 解释器执行脚本都会开启子 shell，因此不保留当前 shell 的变量。

bash make_vars.sh 之后再 echo $name，拿到的还是父 shell 里的旧值：

调用 source 或者标点符号，在 shell 环境加载脚本，保留变量。

反引号（不是单引号）的执行结果会被保留：

此种方式只是存储了执行结果为字符串，与真正的命令输出并不同（比如高亮）：

使用 source 命令执行才会输出用户，不产生子 shell。

linux 是 [命令][空格][参数] 操作的对象，无需声明变量类型。

echo $变量名、echo ${变量名} 可以输出，前面是简写。

命名规则

变量作用域

环境变量，也是全局变量，在所有的 shell 都可以找到，在父 shell 和子 shell 都能找到。

位置参数变量：ls -l /opt。

$? 这个值代表上一次的执行结果，0 就成功，其他就是失败了。

3. 通过 set 寻找父子 shell 的变量加载

环境变量

PATH 变量是环境变量，能找出 linux 服务器的各种变量：

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/snap/bin
root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# which ls
/usr/bin/ls

$PATH 保存了很多路径，内核从路径找到 ls 然后执行。

想要一个变量永久生效，就要修改环境变量配置文件，把加入的变量改为环境变量。

用户个人配置文件

centos 是 ~/.bash_profile，ubuntu 是 ~/.profile：

root@VM-0-9-ubuntu:~/shell# cat ~/.profile
# ~/.profile: executed by Bourne-compatible login shells.

if [ "$BASH" ]; then
  if [ -f ~/.bashrc ]; then
    . ~/.bashrc
  fi
fi

mesg n 2> /dev/null || true

ubuntu@VM-0-9-ubuntu:~$ cat ~/.profile
# if running bash
if [ -n "$BASH_VERSION" ]; then
    # include .bashrc if it exists
    if [ -f "$HOME/.bashrc" ]; then
        . "$HOME/.bashrc"
    fi
fi

# set PATH so it includes user's private bin if it exists
if [ -d "$HOME/bin" ] ; then
    PATH="$HOME/bin:$PATH"
fi

# set PATH so it includes user's private bin if it exists
if [ -d "$HOME/.local/bin" ] ; then
    PATH="$HOME/.local/bin:$PATH"
fi

CentOS 默认创建 ~/.bash_profile，Ubuntu 默认用 ~/.profile，ubuntu 里面自动判断：如果存在 ~/.bashrc 就加载它，然后把用户自己的 ~/bin 和 ~/.local/bin 加入 PATH。

下面是 centos 的输出：

两种系统配置环境变量的方式都是在文件末尾写 export [变量名]="赋值"。

在 ubuntu 的文件末尾加 export zzz="zzz"，然后输出测试：

ubuntu@VM-0-9-ubuntu:~$ source ~/.profile # 加载变量
ubuntu@VM-0-9-ubuntu:~$ echo $zzz
zzz

这样切换 shell 也会保留了，但是切换用户不会，因为只在 ubuntu 用户文件配置了。

全局配置文件

/etc/profile 写入变量就是全局变量了（仅 root），而且不用写 export：

root@VM-0-9-ubuntu:~# cat /etc/profile
# /etc/profile: system-wide .profile file for the Bourne shell (sh(1))
# and Bourne compatible shells (bash(1), ksh(1), ash(1), ...).

if [ "${PS1-}" ]; then
  if [ "${BASH-}" ] && [ "$BASH" != "/bin/sh" ]; then
    # The file bash.bashrc already sets the default PS1.
    # PS1='\h:\w\$ '
    if [ -f /etc/bash.bashrc ]; then
      . /etc/bash.bashrc
    fi
  else
    if [ "$(id -u)" -eq 0 ]; then
      PS1='# '
    else
      PS1='$ '
    fi
  fi
fi

if [ -d /etc/profile.d ]; then
  for i in /etc/profile.d/*.sh; do
    if [ -r $i ]; then
      . $i
    fi
  done
  unset i
fi

weather="天气很不错"

全局变量和局部冲突，优先局部。

检查系统环境变量

set 输出所有变量：

root@VM-0-9-ubuntu:~# set | wc -l
1941

grep 支持正则，^ 表示以…开头，比如 set | grep ^name 找出以 name 开头的变量名。

如果 ssh 开了俩窗口，每个窗口的 shell 嵌套都独立于另一个窗口的嵌套 shell：

4. Shell 变量加载顺序

• set 可以找到当前 shell 的所有变量，可以列出函数，所以一个函数也可以看作定义了局部变量（找全变量）
• env 就省略了函数
• declare 结果和 set 一样（找全变量）
• export 显示和设置环境变量的值（找环境变量）

root@VM-0-9-ubuntu:~# export | grep PATH
declare -x PATH="/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin"

unset [变量名] 删除变量。

readonly 只有 shell 结束，只读变量失效：

取所有环境变量的变量名：

切分的时候 awk -F '[ :=]' '{print $3}' 就行，[] 表示用里面的任意一种方式同时切分。

顺手记一下，多条命令可以用分号串成一行，一次敲完：

环境变量文件的加载顺序大致是这样一层层往下走：

最后一步是 /etc/bashrc：

5. Shell 特殊参数变量

参数变量介绍

下面是双引号的版本：

ubuntu@VM-0-9-ubuntu:~$ vim special.sh

#! /bin/bash
echo "特殊变量$0 $1测试"
echo $0 $1

echo "$#测试"
echo $#

echo "$@测试"
echo $@

echo "$*测试"
echo $*

ubuntu@VM-0-9-ubuntu:~$ sh special.sh z j j 666 666 888
特殊变量special.sh z测试
special.sh z
6测试
6
z j j 666 666 888测试
z j j 666 666 888
z j j 666 666 888测试
z j j 666 666 888

单引号和双引号的区别在于变量是否被解析，双引号会被替换为实际的值，单引号则保留原参数。

**$* 和 $@ 的区别**

都表示用户的所有参数，都是空格分隔，但当双引号包裹输出参数，含义就会不同。

[root@chaogelinux shell_program]# cat different.sh
#!/bin/bash
echo "print each param from \"\$*\""
for var in "$*"
do
    echo "$var"
done
echo "print each param from \"\$@\""
for var in "$@"
do
    echo "$var"
done

反斜杠是转义符，三个斜杠转义了 "$*"，下面的同理。

6. Shell 特殊状态变量

状态变量介绍

图中的 $_ 标错了，表示上一次命令传入的最后一个参数。

获取上次命令退出状态 $?：0 成功，非 0 失败。这里先简单理解，学习函数之后会更好地理解。

脚本执行结束了，返回一个数字 id 作为返回值：

获取当前脚本的 PID $$，在脚本末尾加上 echo "当前的脚本 id 是： $$"：

获取上次后台执行程序 PID $!。

nohup xxx & 1>/dev/null 让程序在后台运行，不受终端关闭影响，且不输出任何日志：

• nohup：no hang-up，终端关了程序也不停
• &：放到后台运行，不占用当前终端
• 1>/dev/null：把标准输出（1 是文件描述符，代表标准输出）丢进 /dev/null 黑洞，不显示任何日志

ubuntu@VM-0-9-ubuntu:~$ nohup ping baidu.com & 1>/dev/null
[1] 3139339
ubuntu@VM-0-9-ubuntu:~$ nohup: ignoring input and appending output to 'nohup.out'

ubuntu@VM-0-9-ubuntu:~$ ps -ef | grep ping
ubuntu   3139339 3128001  0 15:11 pts/2    00:00:00 ping baidu.com
ubuntu   3139503 3128001  0 15:11 pts/2    00:00:00 grep --color=auto ping
ubuntu@VM-0-9-ubuntu:~$ echo $!
3139339

获取上次命令最后一个参数 $_：

这一页的东西不多但都是地基：Shebang 决定谁来解释脚本，bash 和 source 决定变量留在子 shell 还是当前 shell， ~/.profile、/etc/profile 决定变量能活多久，$0 $# $* $@ $? $$ $! 这几个特殊变量写脚本时天天见，先混个脸熟。