Shell 脚本开发从入门到实战

第1章：什么是 Shell 与 Shell 脚本？

一、Shell 是什么？

Shell 是一个命令解释器，是你在 Linux 里敲命令的地方。
你平时用的命令如 cd、ls、echo，其实都由 Shell 来解析执行。
最常见的 Shell 是 Bash，绝大多数 Linux 系统默认都用它。

二、什么是 Shell 脚本？

Shell 脚本就是一系列 Shell 命令的集合，保存成一个 .sh 文件。
本质上：你平时一条一条敲的命令，写成脚本就能一次性自动运行。
示例场景：
- 每天定时备份数据库
- 启动一堆服务
- 自动上传文件、发通知等

三、第一个 Shell 脚本实战

步骤1：创建一个脚本文件

vim hello.sh

步骤2：写入下面内容

#!/bin/bash
# 这是我的第一个Shell脚本echo "Hello, Shell!"

第一行 #!/bin/bash 是固定写法，告诉系统用 Bash 来执行脚本。

步骤3：保存退出并赋予执行权限

chmod +x hello.sh

步骤4：运行脚本

./hello.sh

输出应该是：

Hello, Shell!

四、脚本中的几个细节

所有行首以 # 开头的是注释，系统会忽略。
每一行相当于你在终端执行的一条命令。
脚本默认按顺序逐行执行。

五、本节练习

自己创建一个脚本 myinfo.sh，内容如下：

#!/bin/bashecho "欢迎来到 Shell 脚本世界！"
echo "当前用户：$USER"
echo "当前时间：$(date)"
echo "当前目录：$(pwd)"

运行后会打印你的用户名、当前时间和所在目录。

第2章：变量与运算符

一、变量的定义与使用

1. 定义变量（= 两边不能有空格）

name="张三"
age=25

2. 使用变量：`$变量名` 或 `${变量名}`

echo "姓名：$name"
echo "年龄：${age}"

二、变量赋值的注意事项

a=10          # 正确
a = 10        # 错误，不能有空格

三、特殊变量

变量	说明
`$0`	当前脚本名称
`$1`~`$9`	传入脚本的第1~9个参数
`$@`	传入的所有参数（可用于循环）
`$#`	参数个数
`$$`	当前脚本的进程ID
`$?`	上一条命令的返回值（0成功，非0失败）

示例：

#!/bin/bash
echo "脚本名：$0"
echo "第一个参数：$1"
echo "参数个数：$#"

运行：

./myscript.sh hello

输出：

脚本名：./myscript.sh
第一个参数：hello
参数个数：1

四、字符串操作

拼接字符串：

first="张"
last="三"
full=$first$last
echo "姓名：$full"

获取字符串长度：

str="abc123"
echo "长度：${#str}"  # 输出 6

五、数值运算（整数）

Bash 默认只支持整数，用三种方式：

1. 使用 `let`：

let a=5+3
echo $a  # 输出 8

2. 使用 `expr`：

a=`expr 5 + 3`
echo $a

注意：运算符前后必须有空格。

3. 使用 `$((...))`（推荐）

a=$((5 + 3))
echo $a

六、本节小练习

请写一个脚本：userinfo.sh，功能如下：

#!/bin/bashname="李四"
age=30
year=$((2025 - age))echo "姓名：$name"
echo "年龄：$age"
echo "出生年份：$year"

运行后输出：

姓名：李四
年龄：30
出生年份：1995

第3章：流程控制语句（if / case / for / while）

一、if 判断语句

基本语法：

if [ 条件 ]
then命令1命令2
fi

示例：

age=20if [ $age -ge 18 ]; thenecho "成年人"
elseecho "未成年人"
fi

常用条件判断符号：

条件	含义
`-eq`	等于
`-ne`	不等于
`-gt`	大于
`-lt`	小于
`-ge`	大于等于
`-le`	小于等于
`==` / `!=`	字符串比较

二、文件判断（常用于运维脚本）

if [ -f "a.txt" ]; thenecho "a.txt 是一个文件"
fiif [ -d "/home" ]; thenecho "/home 是一个目录"
fi

表达式	含义
`-f FILE`	是否是普通文件
`-d DIR`	是否是目录
`-e FILE`	是否存在
`-r/-w/-x FILE`	是否可读 / 可写 / 可执行

三、case 多分支选择（类似 switch）

read -p "请输入操作命令（start|stop|restart）：" cmdcase $cmd instart)echo "正在启动服务...";;stop)echo "正在停止服务...";;restart)echo "正在重启服务...";;*)echo "未知命令";;
esac

四、for 循环

遍历列表：

for name in 张三 李四 王五
doecho "你好，$name"
done

遍历数字：

for i in {1..5}
doecho "第 $i 次"
done

五、while 循环

i=1
while [ $i -le 5 ]
doecho "当前是第 $i 次"i=$((i + 1))
done

六、本节练习题

写一个脚本 score.sh：

#!/bin/bashread -p "请输入成绩：" scoreif [ $score -ge 90 ]; thenecho "优秀"
elif [ $score -ge 70 ]; thenecho "良好"
elif [ $score -ge 60 ]; thenecho "及格"
elseecho "不及格"
fi

第4章：函数与脚本模块化

在脚本越来越复杂时，把逻辑封装成函数可以让脚本更清晰、复用性更强。

一、函数的定义与调用

语法1：带 `function` 关键字

function say_hello() {echo "Hello!"
}

语法2：省略 `function`

say_hello() {echo "Hello!"
}

调用函数：

say_hello

二、函数传参

函数可以像脚本一样，通过 $1、$2 来接收参数：

greet() {echo "你好，$1！今天是 $2。"
}greet "张三" "星期四"

输出：

你好，张三！今天是 星期四。

三、函数返回值

return 只能返回 整数（状态码），不适合传数据
可以通过 echo 输出 + 命令替换的方式返回字符串

示例1：返回状态码

check_even() {if [ $(( $1 % 2 )) -eq 0 ]; thenreturn 0elsereturn 1fi
}check_even 4
if [ $? -eq 0 ]; thenecho "偶数"
elseecho "奇数"
fi

示例2：返回字符串

get_name() {echo "张三"
}name=$(get_name)
echo "姓名是：$name"

四、脚本模块化（多个脚本协作）

你可以将常用函数写在一个文件里，用其他脚本通过 source 引入使用。

step1：创建函数库 `utils.sh`

say_hi() {echo "你好，我是工具函数"
}

step2：主脚本中引入使用

#!/bin/bash
source ./utils.shsay_hi

五、本章练习

写一个函数 `calc_sum`，输入两个参数，输出它们的和：

calc_sum() {sum=$(( $1 + $2 ))echo "$1 + $2 = $sum"
}calc_sum 4 6

第5章：文件判断、重定向与文本处理

一、文件存在性与属性判断

1. 判断文件是否存在

if [ -e "file.txt" ]; thenecho "文件存在"
fi

2. 常用文件判断符号

表达式	含义
`-e file`	是否存在
`-f file`	是否是普通文件
`-d dir`	是否是目录
`-s file`	文件非空
`-r file`	是否可读
`-w file`	是否可写
`-x file`	是否可执行

示例：判断一个目录是否存在，不存在则创建

dir="/data/backup"
if [ ! -d "$dir" ]; thenmkdir -p "$dir"echo "目录已创建：$dir"
elseecho "目录已存在：$dir"
fi

二、输入输出重定向

1. 重定向输出（覆盖 / 追加）

echo "一行内容" > file.txt     # 覆盖写入
echo "再来一行" >> file.txt    # 追加写入

2. 重定向错误输出

command 2> error.log   # 仅错误输出到 error.log
command > out.log 2>&1 # 正常和错误都写入 out.log

三、文本内容处理：核心工具

1. `cat`：查看文件内容

cat file.txt

2. `head` / `tail`：查看前几行/后几行

head -n 5 file.txt
tail -n 10 file.txt

3. `cut`：按列提取文本内容

cat users.csv | cut -d ',' -f 2   # 提取第2列（用,分隔）

4. `grep`：关键词搜索

grep "ERROR" /var/log/syslog

5. `awk`：按列处理文本，超强工具

awk -F ',' '{print $1, $3}' users.csv

6. `sed`：流编辑器，可做替换、删除行等

sed 's/错误/成功/g' log.txt     # 全文替换
sed -n '5,10p' file.txt         # 显示第5到10行

四、本章综合示例

日志扫描：提取最近系统错误日志

#!/bin/bash
log="/var/log/syslog"grep "ERROR" "$log" | tail -n 20 > recent_errors.log
echo "最近错误已提取到 recent_errors.log"

CSV 提取：获取手机号列表（第3列）

#!/bin/bash
cut -d ',' -f 3 users.csv > phones.txt
echo "手机号已提取完毕"

五、本章练习题

判断 /etc/passwd 文件是否存在，如果存在则统计其行数。
提取 backup.log 文件中最近的包含关键字 fail 的前 10 条记录。
将 data.txt 中的所有 “null” 替换为 “空值”。

第6章：Shell 工具组合实战（find、xargs、tar、scp、curl 等）

一、find：查找文件

基本用法

find 路径 [条件] [操作]

常见示例

# 查找所有 .log 文件
find /var/log -name "*.log"# 查找3天前修改的文件
find /data -mtime +3# 查找大于100M的文件
find / -type f -size +100M# 查找并删除7天前的备份文件
find /backup -name "*.tar.gz" -mtime +7 -exec rm -f {} \;

二、xargs：批量传参执行命令

cat files.txt | xargs rm -f

或结合 find 使用：

find . -name "*.tmp" | xargs rm -f

xargs 是 Shell 脚本中实现批处理的“神器”。

三、tar：打包压缩备份

# 打包当前目录
tar -czvf backup.tar.gz ./# 解压
tar -xzvf backup.tar.gz -C /tmp

四、scp：远程复制文件

# 上传文件
scp localfile.txt user@remote:/data/# 下载文件
scp user@remote:/data/backup.tar.gz ./

配合 SSH 免密登录使用更方便。

五、rsync：增量同步工具（强烈推荐用于部署）

rsync -avz ./dist/ user@remote:/data/web/

-a：归档模式（保留时间、权限等）
-v：显示详细过程
-z：压缩传输

六、curl：调用接口（之前已经讲过）

常用于脚本中调用 webhook、发送通知、上报状态等。

curl -X POST http://api.example.com/report \-H "Content-Type: application/json" \-d '{"status":"ok","time":"2025-04-10 12:00:00"}'

七、本章综合实战：自动打包 + 清理 + 上报

#!/bin/bash# 定义变量
BAK_DIR="/data/backup"
NOW=$(date +"%Y%m%d%H%M%S")
FILENAME="backup_$NOW.tar.gz"# 打包
tar -czf "$BAK_DIR/$FILENAME" /data/mingdao# 删除7天前的旧备份
find $BAK_DIR -name "*.tar.gz" -mtime +7 -exec rm -f {} \;# 上报结果
curl -X POST http://api.example.com/backup/report \-H "Content-Type: application/json" \-d "{\"filename\":\"$FILENAME\", \"time\":\"$NOW\"}"

八、本章练习题

使用 find 查找 /tmp 目录下所有 .log 文件并删除。
编写一个脚本：打包 /etc 目录，保存到 /data/backup，并保留最近3份。
编写一个自动化部署脚本，使用 rsync 将本地 /dist 同步到远程服务器指定目录。

第7章：Shell 实战项目篇

实战1：数据库定时备份 + 接口上报

场景说明：

你想每天定时备份 MySQL 和 MongoDB，并在完成后通过 curl 报告备份信息。

脚本：`backup_and_report.sh`

#!/bin/bash# 1. 定义开始时间
start_time=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")# 2. 执行备份命令（这里用 docker 容器）
container_id=$(docker ps | grep community | awk '{print $1}')
docker exec -it "$container_id" bash -c 'source /entrypoint.sh && backup mysql mongodb file'# 3. 定义结束时间
end_time=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")# 4. 找到最新备份路径
backup_dir="/data/mingdao/script/volume/data/backup"
latest=$(ls -td ${backup_dir}/*/ | head -n 1)# 5. 上报接口
curl -X POST http://api.example.com/backup/report \-H "Content-Type: application/json" \-d '{"startTime": "'"$start_time"'","endTime": "'"$end_time"'","backupPath": "'"$latest"'"}'

配合 crontab 每天凌晨1点执行：

0 1 * * * /bin/bash /opt/scripts/backup_and_report.sh >> /var/log/backup.log 2>&1

实战2：自动部署前端代码到远程服务器

脚本：`deploy_frontend.sh`

#!/bin/bashdist_dir="./dist"
remote_user="deploy"
remote_host="192.168.10.100"
remote_path="/data/www/"rsync -avz --delete "$dist_dir/" "$remote_user@$remote_host:$remote_path"
echo "部署完成：$(date)"

实战3：系统监控报警脚本

脚本：`check_cpu.sh`

#!/bin/bashthreshold=80
cpu_usage=$(top -bn1 | grep "Cpu(s)" | awk '{print 100 - $8}')  # $8为空闲if [ $(echo "$cpu_usage > $threshold" | bc) -eq 1 ]; thencurl -X POST http://api.example.com/alert \-H "Content-Type: application/json" \-d '{"message": "CPU使用率过高：'"$cpu_usage"'%"}'
fi

实战4：交互式菜单工具脚本

脚本：`menu.sh`

#!/bin/bashwhile true; doecho "====== 系统工具菜单 ======"echo "1. 查看磁盘使用"echo "2. 查看内存使用"echo "3. 查看登录用户"echo "4. 退出"read -p "请输入选项[1-4]：" choicecase $choice in1) df -h ;;2) free -h ;;3) who ;;4) echo "Bye!"; exit 0 ;;*) echo "无效输入" ;;esac
done

实战5：每日自动压缩日志

#!/bin/bashlog_dir="/var/log/myapp"
backup_dir="/data/log_backup"
today=$(date +%F)mkdir -p "$backup_dir"
tar -czf "$backup_dir/logs_$today.tar.gz" "$log_dir"/*.log
rm -f "$log_dir"/*.log

本章练习题

写一个脚本定时将 /etc 目录打包上传到远程服务器。
写一个脚本每天查找 /tmp 下 .log 文件并清理超过3天的文件。
写一个自动监测服务器磁盘占用超过 90% 就上报告警的脚本。

第8章 · 个人实战项目总结：自动化备份 + 压缩 + 清理 + 上报

脚本目标

每天凌晨 1 点自动执行以下操作：

判断磁盘空间是否足够
执行容器内数据库+文件备份命令
将备份目录压缩为 .tar.gz
删除原始目录
保留最近 3 个压缩文件
上报接口通知备份结果
生成详细执行日志
防止多次重复执行

脚本路径

/data/backup_and_notify.sh

最终正式版脚本

#!/bin/bash
set -euo pipefail   # 脚本遇错立即退出，禁止未定义变量，管道中出错也终止
export PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin# ========== 配置区域 ==========
LOG_FILE="/tmp/cron_exec.log"                         # 日志文件路径
LOCK_FILE="/tmp/backup.lock"                          # 锁文件路径（防止重复执行）
BACKUP_BASE="/backup_base" # 备份目录（需确保存在）
API_URL="http://your-api-host/your/endpoint"          # 上报接口地址（请替换）
DEBUG_MODE=false                                       # 调试开关，true 为跳过 docker 执行并模拟
# =================================log() {echo "[$(date +"%F %T")] $1" >> "$LOG_FILE"  # log 函数：统一日志格式写入
}# ========== 防重入锁机制 ==========
if [ -f "$LOCK_FILE" ]; thenold_pid=$(cat "$LOCK_FILE")if ps -p "$old_pid" > /dev/null 2>&1; thenlog "已有任务执行中（PID=$old_pid），跳过本次"exit 0elselog "锁文件存在但进程不存在，清理锁文件"rm -f "$LOCK_FILE"fi
fiecho $$ > "$LOCK_FILE"  # 写入当前脚本 PID 为锁文件# ========== 主流程开始 ==========
log "=== 备份任务开始 ==="
start_time=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")# 1. 检查磁盘剩余空间是否大于当前已用空间（防爆盘）
disk_info=$(df -k "$BACKUP_BASE" | tail -1)
used_kb=$(echo "$disk_info" | awk '{print $3}')
avail_kb=$(echo "$disk_info" | awk '{print $4}')
log "磁盘空间 - 已用: ${used_kb}KB, 可用: ${avail_kb}KB"if [ "$avail_kb" -lt $((used_kb * 1)) ]; thenlog "剩余空间不足，终止备份"rm -f "$LOCK_FILE"exit 1
fi# 2. 查找名为 community 的 docker 容器
container_id=$(docker ps | grep community | awk '{print $1}')
if [ -z "$container_id" ]; thenlog "未找到包含 community 的容器，退出"rm -f "$LOCK_FILE"exit 1
fi
log "容器 ID: $container_id"# 3. 执行备份命令或生成模拟目录
if [ "$DEBUG_MODE" == "true" ]; thenlog "[调试模式] 跳过 docker 备份，生成模拟目录"mock_dir_name=$(date +"%Y%m%d%H%M%S")mock_dir_path="$BACKUP_BASE/$mock_dir_name"mkdir -p "$mock_dir_path"echo "模拟数据文件内容" > "$mock_dir_path/mock.txt"latest_backup="$mock_dir_path"
elselog "执行容器备份命令..."docker exec "$container_id" bash -c 'source /entrypoint.sh && backup mysql mongodb file'log "容器内备份完成"latest_backup=$(ls -td "$BACKUP_BASE"/*/ 2>/dev/null | head -n 1)
fiend_time=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")# 4. 确认最新备份目录
if [ -z "$latest_backup" ]; thenlog "未找到最新备份目录，退出"rm -f "$LOCK_FILE"exit 1
filatest_dir_name=$(basename "$latest_backup")
log "最新备份目录：$latest_backup"# 5. 压缩目录为 .tar.gz
tar_file="$BACKUP_BASE/$latest_dir_name.tar.gz"
log "压缩目录为：$tar_file"
tar -zcvf "$tar_file" -C "$BACKUP_BASE" "$latest_dir_name" >> "$LOG_FILE" 2>&1if [ -f "$tar_file" ]; thenlog "压缩成功，删除原始目录"rm -rf "$latest_backup"
elselog "压缩失败：文件未生成"
fi# 6. 上报接口，上传 tar 包路径 + 起止时间
log "开始上报接口..."
post_result=$(curl -s -o /dev/null -w "%{http_code}" -X POST "$API_URL" \-H "Content-Type: application/json" \-d '{"startTime": "'"$start_time"'","endTime": "'"$end_time"'","backupPath": "'"$tar_file"'"}')if [ "$post_result" == "200" ]; thenlog "上报成功"
elselog "上报失败，状态码：$post_result"
fi# 7. 清理旧备份，仅保留最新 3 个 tar.gz 文件
log "开始清理旧备份（保留3份）"
old_tars=$(ls -1t "$BACKUP_BASE"/*.tar.gz 2>/dev/null | tail -n +4)
for f in $old_tars; dolog "删除旧文件：$f"rm -f "$f"
donelog "=== 备份任务结束 ==="# 8. 删除锁文件
rm -f "$LOCK_FILE"

定时任务 crontab 设置

crontab -e

添加：

0 1 * * * /bin/bash /data/backup_and_notify.sh >> /var/log/backup.log 2>&1

测试方式

设置 DEBUG_MODE=true 快速走完整流程
查看日志输出：
- /var/log/backup.log
- /tmp/cron_exec.log
检查是否压缩 .tar.gz 成功
检查是否自动清理旧文件
检查是否触发上报接口

第9章：Shell 脚本高阶技巧与调试优化

一、调试脚本的方法

1. 手动打印变量值（最常用）

echo "当前值是：$var"

2. 使用 `set -x` 开启调试模式

#!/bin/bash
set -x    # 开始调试
...你的代码...
set +x    # 关闭调试

会打印出每一行执行的命令和变量展开后的值，便于追踪问题。

3. 整体调试脚本执行

bash -x yourscript.sh

二、安全与健壮性写法

1. 脚本头部加入防御设置

#!/bin/bash
set -euo pipefail

-e: 一旦出错立即退出
-u: 使用未定义变量时立即退出
-o pipefail: 管道中任何一个命令出错就认为整个失败

2. 变量默认值

echo "用户名：${USERNAME:-guest}"

如果 USERNAME 未定义，则默认值为 guest

3. 防止空变量导致误删

# 错误写法（rm -rf $dir，如果 $dir 是空，会删当前目录）
rm -rf "$dir"# 安全写法
if [ -n "$dir" ]; thenrm -rf "$dir"
fi

三、优化脚本结构

1. 使用函数模块化脚本

backup_mysql() { ... }
backup_mongo() { ... }
send_report() { ... }main() {backup_mysqlbackup_mongosend_report
}main

2. 拆分配置文件

将常量配置提取到 config.sh，主脚本中用 source ./config.sh 引入，方便统一维护。

四、日志管理与错误输出

记录日志

log() {echo "[$(date +"%F %T")] $1" >> /var/log/myscript.log
}

捕获错误信息

some_command 2>> error.log

五、制作可执行命令脚本

chmod +x mytool.sh
mv mytool.sh /usr/local/bin/mytool

之后你就可以在任何地方输入 mytool 直接调用脚本了。

六、实践建议与面试亮点

编写脚本时，错误处理永远优先；
函数 + 配置分离是结构清晰的关键；
使用 set -euo pipefail 保证健壮性；
利用 cron + curl + shell 可构建一整套自动化任务、监控、备份系统；
如果要参加面试，可主动讲你写过哪些“脚本工具”、怎么处理日志、怎么保障安全 —— 是加分项！

七、本章练习与挑战

为你最常用的命令写一个简化脚本，如批量清理日志、上传打包文件。
尝试把项目中某个手工流程自动化为脚本，比如打包部署/数据库备份。
写一个脚本框架，支持日志输出、错误捕获、配置参数、分函数执行。