介紹

大家好，很高興見到你們回來！對於我們程式設計師來說，深入研究 Bash 腳本的世界確實很重要。這一切都是為了建立腳本，本質上是小程序，來自動執行我們每天面臨的那些繁瑣、重複的操作。我們無需一遍又一遍地手動執行命令，而是使用腳本來簡化它們。

它透過自動化日常事務讓我們的生活變得更輕鬆，讓我們專注於開發中更令人興奮的方面。

在接下來的幾分鐘內，我們將透過實際範例探索 Bash 腳本的基礎知識。最後，您將對如何簡化工作流程和提高工作效率有深入的理解。

你興奮嗎？

有任何先決條件嗎？

如果您是 Windows 用戶，則需要設定 WSL 以在您的系統上使用 Linux。您可以在此處了解更多資訊。

注意：在本文中，術語「shell 腳本」和「Bash 腳本」可互換使用。 Bash 是最常見的 shell，就本次討論的目的而言，它們可以被視為相同的。

涵蓋基礎知識

Bash 腳本到底是什麼？

可以將其視為建立一個小程式來自動執行您通常手動執行的任務。這些腳本是純文字文件，包含您通常在命令列中輸入的命令。舉個例子，假設您需要將資料夾 A 中的所有 100 個檔案複製到資料夾 B，那麼這個任務真的很無聊且重複，因此您可以編寫一個 bash 腳本將所有檔案從 A 複製到 B。

我們為什麼需要它？

我們需要 Bash 腳本，因為它可以節省我們的時間和精力。你可以把它想像成擁有一個可以處理所有無聊、重複任務的助手，這樣你就可以專注於有趣的事情。是的，它確實有助於組織自動執行大任務。

我們在哪裡編寫這些腳本？

我們在文字編輯器中編寫這些腳本。在我們的範例中，我們將使用 Linux 發行版中附帶的 VIM 編輯器。

外殼看起來是這樣的：

Bash 指令

在這裡，我們將了解最常用的 bash 指令。

了解您目前所處的路徑非常重要，當我們處理多個專案時，這會變得令人困惑。為了取得目前目錄，我們使用指令pwd ，意思是“列印工作目錄”

pwd

現在我們知道了目前的目錄，讓我們建立一個新資料夾（也可以稱之為目錄）來保存我們的檔案。為此，我們使用mkdir指令，意思是「建立目錄」。

mkdir <specify your folder name>

建立目錄後，您可以使用ls指令查看其中的內容。

ls

或者

您也可以使用ls -ltr命令，該命令以長格式（-l）列出內容，按修改時間（-t）排序，並首先顯示最舊的條目（-r）。

ls -ltr

現在，要移動到資料夾/目錄內，您可以輸入命令cd ，它代表更改目錄，使用 cd 您可以進入資料夾內部，再次輸入 ls 將顯示該資料夾內的所有檔案。

cd <folder_name>

為了退出您目前所在的目錄，您可以使用命令cd .. ，這可以讓您退出該目錄。

cd ..

為了刪除檔案或整個目錄，我們使用命令rm -r

rm -r <name of file or folder>

我們可以使用指令mv重命名檔。

mv <your-file-name> <new-file-name>

現在讓我們建立一個文件，要建立文件，我們使用touch指令。

touch <filename>

要列印文件裡的內容，我們使用cat指令。

cat <filename>

該文件最初是空的，因為我們沒有在文件中加入任何內容。讓我們在文件中加入一些內容。我們將使用 vim 編輯器（文章前面有完整的詳細資訊）來編輯該文件，保存它，然後使用 cat 命令。

Vim 編輯器

該文件現在顯示的是我們寫入的內容。

最後，如果我們想在 shell 上列印一些內容，我們使用命令echo 。

好的，太棒了！我們已經學習了在 shell 中移動的基本命令。現在我們可以討論更有趣的事情了。其實不難，所以不用擔心！

Bash 腳本和 VIM 編輯器

現在，如果您以前從未編寫過腳本，您可能不熟悉 vim 及其相關的所有迷因。嗯，vim 是用於在終端上編寫 bash 腳本的編輯器，還有許多其他編輯器，如 neovim、nano，可以幫助您編寫腳本，但在本教程中我們將使用 vim。

注意：對於初學者來說，您可能會難以使用 vim，不用擔心，這是很正常的。

讓我們來寫第一個 bash 腳本

"#" symbol is used to show the content is a comment not a part of program.
# Type the below command on the shell.

vim bashscriptfile.sh

耶！

注意：您現在無法在編輯器中鍵入或插入任何內容，因為它不會預設在Insert模式下開啟。

要啟用Insert模式，您需要按下鍵盤上的i鍵，現在您可以像在普通編輯器上一樣書寫。

您可以看到編輯器現在處於插入模式。

棘手的部分

現在您已經在 vim 上完成了寫作，您需要保存它並退出編輯器，為了保存您的進度，我們首先需要按esc鍵退出插入模式，現在我們輸入:w命令，這將保存我們的進度，為了在保存進度後退出 vim，我們使用:q命令。

我們可以使用:wq!命令直接儲存並退出編輯器。

或者

您也可以使用指令:x來實現相同的效果。

您可以簡單地編寫命令 bash 或 sh（我們很快就會討論它們）後跟檔案名稱來執行您的範例腳本。

現在您可能已經注意到，我已將檔案副檔名變更為.sh ，檔案名稱中的.sh副檔名（如bashscriptfile.sh）表示該檔案是一個 shell 腳本，其中包含由 Unix shell 執行的一系列命令。

現在，讓我們來寫一個更好的 shell 腳本。在上面的檔案中，我們沒有在 vim 編輯器中使用#!/bin/bash ，這是因為它是一個非常普通的腳本，只是列印我們提供的命令，但實際上我們處理的是包含大量需要編譯/解釋的程式碼的複雜腳本。

Shell 腳本開頭的 shebang 行#!/bin/bash告訴作業系統應該使用哪個解釋器（在本例中為位於 /bin/bash 的 Bash shell）來執行腳本，以確保無論使用者的預設 shell 是什麼，腳本都能正確、一致地執行。

#! ：這兩個字元表示該檔案是一個腳本，後面跟著的是解釋器的路徑。

/bin/bash ：這是 Bash shell 解釋器的路徑。

現在，讓我們編寫一個 shell 腳本來自動執行檔案和資料夾的建立過程，該腳本在執行時將建立一個資料夾及其內的 5 個檔案。

vim firstscript.sh

#!/bin/bash

# this is used to ask the name of folder/directory u wanted to create.
read -p "Enter the directory name: " dir_name

# if the folder/directory already exist, show error
if [ -d "$dir_name" ]; then
  echo "Error: Directory '$dir_name' already exists."
  exit 1
fi

# Creating the directory
mkdir "$dir_name"

# if we are able to create it or not
if [ ! -d "$dir_name" ]; then
  echo "Error: Failed to create directory '$dir_name'."
  exit 1
fi

# Creating 5 files inside the directory we made.
for i in {1..5}; do
  file_name="$dir_name/file_$i.txt"
  touch "$file_name"
  if [ ! -f "$file_name" ]; then
    echo "Error: Failed to create file '$file_name'."
  fi
done

echo "Directory '$dir_name' and 5 files created successfully."

exit 0

編寫腳本後保存它，返回終端並執行以下命令，讓我們看看我們是否真的自動建立檔案。

bash firstscript.sh

然後它會要求您輸入資料夾名稱，我輸入了“firstdirectory” 。

🎉🎉 哇！

文件權限

在執行 shell 腳本時，當您鍵入./ <sample.sh>命令來執行檔案時，您將看到權限錯誤，這是因為您沒有執行該檔案的權限。

Shell 腳本中的檔案權限對於管理類別 Unix 系統中的存取控制至關重要。 chmod指令用於改變這些權限，決定誰可以讀取、寫入和執行檔。

chmod指令根據 4-2-1 規則使用數字程式碼來設定權限。每個數字分別代表所有者、群組和其他人的權限。

4：代表讀取權限。

2：代表寫入權限。

1：代表執行權限。

4+2+1 = 7，這意味著給予每個人文件的完全存取權限（不建議）。

chmod 777 demo.txt

或者

chmod +x demo.txt

在上面的命令中，您授予了文件的完全存取權限，任何人都可以讀寫和執行此文件。

您可以在此處了解有關chmod命令的更多資訊。

Bash 與 Sh

上面我們討論了用來執行 shell 腳本的指令。我們可以同時使用 sh 和 bash。 sh注重優先可移植性並遵守 POSIX 標準，以實現與類 Unix 系統的最大相容性。 bash是 Linux 和 macOS 上常見的功能更豐富的 shell，提供命令列編輯和儲存命令歷史記錄的陣列等便利，但犧牲了一些可移植性。

我們可以說 bash 就是 sh，但具有一些更高級的功能。

Shell 腳本中的網絡

Shell 腳本中的網路涉及使用 Shell 腳本中的命令列工具與網路互動、傳輸資料和管理網路配置。它允許自動化與網路相關的任務，例如檢查網路連接、下載檔案、設定網路介面、連接到遠端實例等。

Shell 腳本能夠自動執行任務、管理設定和處理檔案操作，這對於系統管理、DevOps 和開發領域的專業人員來說非常有價值。

常用命令

curl ：使用網路協定向伺服器傳輸資料或從伺服器傳輸資料。

以下命令將把 Dev Community 主頁的 HTML 程式碼輸出到您的終端。

curl https://dev.to

ping ：檢查系統與另一台主機的連線。

ping www.google.com

ssh ：安全地連接到遠端主機。該命令用於連接像 Ec2 這樣的遠端實例。

ssh username@ip-address

條件語句和位置參數

它們是正常的 if/else 語句，就像任何其他語言一樣。它區別於事實，我們在最後使用fi來表示結尾。

if [[ condition1 ]]
then
  commands1
elif [[ condition2 ]]
then
  commands2
else
  commands3
fi

讓我們建立一個非常簡單的腳本。

vim condition.sh

正確儲存腳本

位置參數：在 shell 腳本中，我們有位置參數的概念，它儲存傳遞給 shell 腳本的命令列參數。它們被稱為 $1、$2、$3 等等，其中 $1 是第一個參數，$2 是第二個參數，等等。 $0 保留用於腳本檔名。

您可以在 bash 命令和檔案名稱後輸入參數

循環和函數

Shell 腳本中主要有三種類型的迴圈：for、while 和 Until。 for 迴圈遍歷一系列專案，while 迴圈只要條件為真就會執行，until 迴圈只要條件為假就會執行。

for i in {INITIAL_VALUE..TERMINATING_VALUE}
do
  # Code 
done

vim forloop.sh

現在儲存文件

函數，眾所周知，是可以在整個腳本中呼叫和重複使用的程式碼區塊。

function_name() {
  # Commands
}

vim functions.sh

該腳本定義了一個名為 follow 的函數，它接受一個參數並列印語句。

讓我們使用函數和循環來編寫一個腳本。

vim sumScript.sh

注意：如果您忘記如何在 vim 中輸入，請記得按i來啟用插入模式。

#!/bin/bash

# Calculate the sum of numbers from 1 to n.

sum_numbers() {
  local n=$1
  local sum=0
  local i=1

  while [[ $i -le $n ]]; do
    sum=$((sum + i))
    i=$((i + 1))
  done

  echo "Sum of numbers from 1 to $n is: $sum"
}

while true
do
  read -p "Enter a positive integer or press q to exit:" input
  if [[ "$input" == "q" ]]; then
    break
  fi

  # Check if input is a number
  if ! [[ "$input" =~ ^[0-9]+$ ]]; then
    echo "Invalid"
    continue
  fi

  sum_numbers "$input"
done

echo "Script completed."

儲存腳本

深入探究：一些更有趣的命令🚀

管道 | & 重定向 (>>)

管道，以|為代表符號，是 shell 腳本中的一個強大功能，允許你將命令連結在一起。管道符號後的命令始終依賴該符號前的命令。

echo 'Hello, Bash piping!' | wc -w

wc -w命令計算其輸入中的單字數，結果輸出“3”，這清楚地表明了它是如何依賴輸入的。

Grep 指令

grep 指令是 Linux 中的一個強大工具，用於在檔案中搜尋文字或模式。為了搜尋關鍵字、流程或任何特定於組織的內容，grep 命令非常有用。

grep "keyword" <filename>

以下是我在上面建立的文件中搜尋單字demo 的方法。

現在，讓我示範如何使用grep指令來尋找系統上正在執行的進程。 Grep 在工業界中非常有用，它可以在大型日誌檔案中辨識感興趣的關鍵字，就像我們搜尋特定的流程一樣。

ps -ef | grep "postgres"

Sed 指令

sed命令，也稱為“流編輯器”，是類 Unix 作業系統中用於文字處理的命令列實用程式。

您可以對文件或輸入流中的文字執行搜尋、取代、插入和刪除操作，而無需在文字編輯器中開啟文件。

讓我們執行一個 bash 腳本來替換文件中的文字。讓我們建立一個touch sedfile.txt並在其中寫入“這是一個 bash 腳本教程”，然後：

vim sedsamplefile.sh

它將開啟 vim 編輯器，啟用插入模式。

現在讓我們執行腳本。

注意：我已經使用vim編輯器將內容寫入sedfile.txt中。現在我們將執行腳本。

您可以看到腳本按預期工作並且 bash 被 shell 取代。

sed可用於轉換資料格式、清理雜亂資料、自動執行 shell 腳本中重複的文字編輯任務、跨多個文件查找和替換操作以及生成程式碼片段。

Awk 指令

shell腳本中的awk指令是一個強大的文字處理工具，用於模式掃描和處理。它可以過濾和處理文字資料，使其可用於報告、計算和文字轉換。 AWK 逐行處理文件，將每行分成多個欄位。

vim awk_script.sh

讓我們新增一個腳本來僅顯示已登入使用者的使用者名稱。

儲存檔案

您可以清楚地看到它列印了今天登入的用戶的姓名。

# The $2 indicates the column 2 which was assigned to username and similarly $1 was assigned to date.

awk '{print "User: " $2 " logged in on " $1}'

AWK 通常用於日誌處理、資料擷取和文字轉換。例如，如果我們有一個日誌文件，其中包含日期、用戶名和執行的操作等列，如上所示，我們可以使用 AWK 僅提取相關訊息，如上面的用戶名。

I/O 重新導向：重新導向可讓您變更指令的輸入和輸出流。預設情況下，命令從鍵盤接收輸入並將輸出發送到終端螢幕，但重定向允許您更改輸入的來源或輸出的去向。

將輸出重定向到檔案 (>)

之前我們使用 vim 編輯器來編輯 sedfile.txt，但只能使用終端並使用重定向運算子來完成。

• > 運算子用於將輸出傳送到文件，覆蓋任何現有內容。

echo "Hello, World!" > sample.txt

這將插入文字“Hello, world!”在 sample.txt 檔案中。

將輸出附加到文件 (>>)

• >> 運算子將輸出附加到現有檔案而不是覆寫它。

echo "This is an appended line." >> sample.txt

這將在“Hello, world!”下面附加一行。文字.

輸入重定向（< 指令）

• < 運算子用於從檔案而不是鍵盤取得輸入。

 cat < output.txt

重定向輸出和錯誤（&> 和 2>）

• 將錯誤訊息重定向到檔案。

ls random_file 2> error_log.txt

輸出將是 ls: 無法存取‘random_file’：沒有此檔案或目錄

重定向輸出和錯誤（&> 指令）

• 將標準輸出和標準錯誤傳送到單一檔案。

ls valid_file Invalid_file &> output.txt

預期輸出：

valid_file
ls: cannot access 'Invalid_file': No such file or directory

之前我們使用 vim 編輯器來編輯 sedfile.txt，但只能使用終端並使用重定向運算子來完成。

I/O 重定向是 Linux 的一個基本概念，它允許使用者有效地管理資料。

錯誤處理和除錯

錯誤處理對於建立可靠的 shell 腳本來說始終至關重要。它涉及管理程式執行期間的意外情況並確保腳本的行為可預測。

基本錯誤處理

# This option causes the script to exit immediately if a command fails.
set -e 

讓我們編寫一個範例腳本。

vim sample.sh

加入一個可以列印文件內容的腳本，但在這裡我們將學習set -e在出現錯誤時如何派上用場。

在上面的腳本中，我嘗試查看一個不存在的文件，並且set -e將立即執行，並且腳本中斷。

實際用例：假設任何 AWS CLI 指令（例如，aws ec2 run-instances、aws ec2 authorize-security-group-ingress）失敗，腳本將立即退出。這可以防止腳本在可能損壞的狀態下繼續提供資源。

Trap ：Bash 中的 trap 指令是內建函數，可讓您在腳本收到特定訊號時執行特定操作。

信號：信號是發送給進程以通知其事件的軟體中斷。

任務調度

我相信我們都知道安排任務意味著什麼。在 shell 腳本中，可以使用crontab之類的工具來完成，它是類 Unix 作業系統中的實用程序，可讓您安排作業以特定時間間隔自動執行。這些計劃的作業被稱為「cron 作業」。

實際用例包括 Ec2 實例管理、按計劃時間與資料庫同步資料等。

要深入了解任務調度和 Crontab，您可以在此處探索。

後台和前台作業

前台作業直接在終端機中運作並阻止進一步輸入直到完成；後台作業透過在命令後面附加「&」來啟用，從而釋放終端。

這些工作對於提高效率至關重要，尤其是在軟體開發中，編譯程式碼、執行測試和部署應用程式可能非常耗時。

透過在背景執行模型訓練或資料庫備份等耗時較長的任務，同時其他監控任務在前台執行，使用者可以繼續工作，從而最大限度地提高生產力和資源利用率。

是時候透過腳本來理解這一點了。

vim sample.sh

複製以下腳本

#!/bin/bash

# Foreground task
echo "Starting a foreground task..."
sleep 3 # Wait for 3 seconds
echo "Foreground task completed."

# Background task
echo "Starting a background task..."
sleep 5 & # Run the sleep command in the background
echo "Background task started!"

echo "Doing other things while background task runs..."
sleep 1
echo "Script is still running."

#The other process runs while this message is being displayed.
sleep 2
echo "All done."

該腳本演示了前台和後台作業的使用。

• 您可以看到“正在啟動前台任務...”，然後必須等待 3 秒鐘才能發生其他任何事情。這表示前台任務會阻止進一步的輸入直到完成為止。

• 您可以看到“正在啟動後台任務…”和“後台任務已啟動！”幾乎立即，在後台任務的 sleep 5 命令完成之前。這是因為 & 將 sleep 5 指令放在背景。

• 啟動後台任務後，腳本立即繼續列印“在後台任務執行時執行其他操作...”，然後暫停另一次睡眠 1。

• 最後的「全部完成」。即使後台任務（睡眠 5）可能仍在執行，也會出現訊息。該腳本沒有明確等待後台任務完成後再退出。

Shell 腳本最佳實踐

• 保持腳本簡單：確保每個腳本都有單一職責，以實現簡單為目標。

• 使用版本控制：將您的腳本儲存在版本控制系統（如 Git）中以追蹤變更並與他人合作。

• 檢查工作目錄：驗證腳本是否在正確的目錄中執行。

• 日誌記錄和故障排除：實作日誌記錄機制來擷取腳本執行細節和錯誤。

• 文件和幫助選項：使用註釋在腳本中包含文件，並提供幫助選項（例如 -h 或 --help）來指導使用者如何有效地使用腳本。

• 在函數中使用局部變數：定義函數時，使用局部變數來限制其範圍並避免與全域變數發生意外的交互作用。

Shell 腳本的實際應用

• 基礎架構自動化：AWS 依賴 shell 腳本來自動化許多基礎架構管理任務。例如，shell 腳本可以自動建立新伺服器、設定資源和管理更新，確保其龐大基礎架構的一致可靠運作。

• 例行檢查：Google 使用 shell 腳本自動執行常規系統管理任務，例如使用者帳戶管理、日誌檔案維護和監控系統資源。這種自動化有助於維持系統健康和穩定

• 設定管理：Shell 腳本確保應用程式的所有設定都是正確且一致的。他們可以設定資料庫配置，管理應用程式與其他服務的互動方式，以及處理日誌管理。

• 部署應用程式：可以使用 Shell 腳本來自動化應用程式部署，透過打包應用程式、將其複製到伺服器並將其配置為在所需環境中執行。

進一步的學習資源

• Shell 腳本面試問題

• 進階 Shell 腳本

• Shell 腳本重要指令

結論

是的，它終於結束了，我們探索了 shell 腳本的深度和廣度，我們看到了它如何在各種規模的組織（包括 AWS 和 Google 這樣的巨頭）中為 DevOps、系統管理、資料處理等方面的關鍵任務提供支援。透過自動執行日常任務、管理配置、監控系統和促進部署，shell 腳本仍然是不可或缺的工具。

恭喜🎉🎉，如果你真的堅持到了最後，非常感謝。

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原文出處：https://dev.to/harshit_rwt/master-shell-scripting-zero-to-interview-ready-379e