Bash中的脚本与配置管理 - 摩柯技术社区

Bash 脚本基础

Bash 脚本是一系列 Bash 命令的集合，通常保存在一个文本文件中，并赋予可执行权限。通过编写脚本，可以自动化执行重复的任务，提高工作效率。

脚本文件的创建与执行

创建脚本文件：首先，使用文本编辑器（如 vim、nano 等）创建一个新的文本文件，例如 test.sh。在文件中写入 Bash 命令。

#!/bin/bash
echo "Hello, World!"

这里的 #!/bin/bash 称为 shebang，它指定了执行该脚本所使用的 shell 解释器。

赋予执行权限：在终端中，使用 chmod 命令赋予脚本可执行权限。

chmod +x test.sh

执行脚本：有两种常见的执行方式。
- 直接执行：在脚本所在目录下，直接输入脚本文件名（如果脚本不在当前路径，需使用完整路径）。

./test.sh

- **使用 bash 命令执行**：可以不赋予脚本可执行权限，而是使用 `bash` 命令来执行脚本。

bash test.sh

变量

定义变量：在 Bash 中，变量的定义不需要声明类型，格式为 变量名=变量值。注意，等号两边不能有空格。

name="John"

使用变量：使用变量时，在变量名前加上 $ 符号。

echo "My name is $name"

环境变量：Bash 有许多预定义的环境变量，例如 $PATH 表示系统搜索可执行文件的路径。可以通过 echo 命令查看环境变量的值。

echo $PATH

局部变量与全局变量：在脚本中定义的变量默认是局部变量，只在当前脚本或函数内有效。如果要定义全局变量，可以使用 export 命令。

export global_var="This is a global variable"

注释

注释是脚本中用于解释代码功能的文本，不会被 shell 执行。在 Bash 脚本中，单行注释使用 # 符号。

# 这是一个单行注释

对于多行注释，可以使用以下技巧：

: '
这是一个
多行注释块
'

流程控制

流程控制语句允许根据不同的条件执行不同的代码块，使脚本具有更强的灵活性和智能性。

if - then - else 语句

基本语法：

if [ 条件 ]; then
    命令1
else
    命令2
fi

这里的条件判断通常使用 test 命令或 [ ] （它是 test 命令的别名）。例如，判断一个文件是否存在：

file="example.txt"
if [ -f $file ]; then
    echo "$file exists"
else
    echo "$file does not exist"
fi

多重条件判断：可以使用 && （逻辑与）和 || （逻辑或）连接多个条件。

num=10
if [ $num -gt 5 ] && [ $num -lt 15 ]; then
    echo "$num is between 5 and 15"
fi

case - esac 语句

case - esac 语句用于根据不同的值执行不同的代码块，类似于其他编程语言中的 switch - case。

基本语法：

variable="apple"
case $variable in
    apple)
        echo "It's an apple"
        ;;
    banana)
        echo "It's a banana"
        ;;
    *)
        echo "Unknown fruit"
        ;;
esac

这里的 *) 表示默认情况，当变量值与前面的模式都不匹配时执行。

for 循环

基本语法：

for 变量 in 列表; do
    命令
done

例如，遍历一个数字列表：

for i in 1 2 3 4 5; do
    echo "Number: $i"
done

使用 seq 生成数字序列：seq 命令可以生成一个数字序列。

for i in $(seq 1 10); do
    echo "Square of $i is $(($i * $i))"
done

while 循环

while 循环在条件为真时重复执行代码块。

基本语法：

count=1
while [ $count -le 5 ]; do
    echo "Count: $count"
    ((count++))
done

这里的 ((count++)) 是一种自增操作，也可以使用 let count=count+1 或 count=$((count + 1))。

until 循环

until 循环与 while 循环相反，在条件为假时重复执行代码块。

基本语法：

count=1
until [ $count -gt 5 ]; do
    echo "Count: $count"
    ((count++))
done

函数

函数是一段可重用的代码块，有助于组织代码，提高代码的可读性和可维护性。

函数定义与调用

函数定义：

function greet {
    echo "Hello, $1"
}

这里的 $1 是函数的第一个参数。也可以不使用 function 关键字，直接写函数名和代码块。

greet_friend() {
    echo "Hello, friend $1"
}

函数调用：

greet "John"
greet_friend "Jane"

函数返回值

使用 return 语句：函数可以使用 return 语句返回一个整数值，用于表示函数的执行状态。例如：

function add {
    result=$(( $1 + $2 ))
    return $result
}
add 3 5
return_value=$?
echo "Return value: $return_value"

这里的 $? 用于获取上一个命令（包括函数）的返回值。 2. 通过变量返回复杂数据：对于返回字符串或数组等复杂数据，可以通过定义全局变量来实现。

function get_fruits {
    fruits=("apple" "banana" "cherry")
}
get_fruits
echo "Fruits: ${fruits[@]}"

配置管理

配置管理在系统和应用程序开发中至关重要，Bash 在配置管理方面也能发挥重要作用。

读取配置文件

简单的键值对配置文件：假设我们有一个配置文件 config.txt 内容如下：

db_host=localhost
db_port=3306
db_user=root
db_password=password

可以使用 while 循环和 read 命令来读取这个配置文件，并将配置项设置为变量。

while IFS='=' read -r key value; do
    export "$key=$value"
done < config.txt
echo "Database host: $db_host"

这里的 IFS='=' 设置了字段分隔符为 =，read -r 用于读取一行内容，并分别赋值给 key 和 value。

使用 ini 格式解析工具：对于更复杂的 ini 格式配置文件，可以使用第三方工具，如 iniparser。首先安装 iniparser：

git clone https://github.com/ndevilla/iniparser.git
cd iniparser
make
sudo make install

然后编写如下脚本读取 ini 文件：

#!/bin/bash
. /usr/local/lib/iniparser.sh
ini_file="config.ini"
ini_parse $ini_file

db_host=$(ini_get $ini_file database host)
db_port=$(ini_get $ini_file database port)
echo "Database host: $db_host, port: $db_port"

生成配置文件

根据模板生成配置文件：假设我们有一个配置模板文件 config.template：

db_host=__DB_HOST__
db_port=__DB_PORT__
db_user=__DB_USER__
db_password=__DB_PASSWORD__

可以编写脚本根据实际参数生成配置文件。

db_host="new_host"
db_port="3307"
db_user="new_user"
db_password="new_password"

cat config.template | sed "s/__DB_HOST__/$db_host/g; s/__DB_PORT__/$db_port/g; s/__DB_USER__/$db_user/g; s/__DB_PASSWORD__/$db_password/g" > config.ini

这里使用 sed 命令进行字符串替换，将模板中的占位符替换为实际值，并输出到新的配置文件 config.ini 中。

环境配置管理

设置环境变量：在脚本中，可以根据不同的环境设置不同的环境变量。例如，区分开发环境和生产环境。

environment="development"
if [ "$environment" == "development" ]; then
    export API_URL="http://localhost:8080/api"
else
    export API_URL="https://prod.example.com/api"
fi
echo "API URL: $API_URL"

加载环境特定的配置：可以根据环境变量加载不同的配置文件。

environment="production"
if [ "$environment" == "development" ]; then
    source config_dev.sh
else
    source config_prod.sh
fi
echo "Database host: $db_host"

这里的 source 命令用于在当前 shell 环境中执行指定的脚本，从而加载配置。

脚本与系统配置交互

Bash 脚本可以与系统的各种配置进行交互，实现系统管理自动化。

用户管理

创建用户：可以使用 useradd 命令在脚本中创建用户。

username="new_user"
password="new_password"
useradd -m $username
echo "$username:$password" | chpasswd

这里的 -m 选项表示为用户创建主目录，chpasswd 命令用于设置用户密码。

删除用户：使用 userdel 命令删除用户。

username="old_user"
userdel -r $username

-r 选项表示同时删除用户的主目录和邮件池。

服务管理

启动、停止和重启服务：在基于 systemd 的系统中，可以使用 systemctl 命令。

service_name="nginx"
# 启动服务
systemctl start $service_name
# 停止服务
systemctl stop $service_name
# 重启服务
systemctl restart $service_name

在基于 SysVinit 的系统中，可以使用 /etc/init.d/ 目录下的脚本。

service_name="httpd"
/etc/init.d/$service_name start

网络配置

修改网络接口配置：在 Linux 系统中，可以通过修改 /etc/network/interfaces 文件（对于传统的网络配置方式）或使用 nmcli 命令（对于 NetworkManager 管理的网络）来修改网络配置。

# 使用 nmcli 设置静态 IP
nmcli connection modify eth0 ipv4.addresses 192.168.1.100/24 ipv4.gateway 192.168.1.1 ipv4.dns 8.8.8.8 ipv4.method manual
nmcli connection down eth0
nmcli connection up eth0

查看网络状态：可以使用 ip 命令查看网络接口状态。

ip addr show eth0

脚本的调试与优化

编写复杂的 Bash 脚本时，调试和优化是必不可少的步骤。

调试脚本

使用 set -x 和 set +x：在脚本中添加 set -x 可以开启调试模式，它会在执行每一条命令前打印出命令及其参数。在不需要调试的部分添加 set +x 关闭调试模式。

#!/bin/bash
set -x
num1=10
num2=5
result=$(( num1 + num2 ))
echo "Result: $result"
set +x

使用 echo 输出变量值：在关键位置使用 echo 输出变量的值，以检查变量是否正确赋值。

num1=10
num2=5
echo "num1: $num1, num2: $num2"
result=$(( num1 + num2 ))
echo "Result: $result"

优化脚本

减少不必要的命令执行：避免在循环中执行不必要的命令，尽量将命令移到循环外部。例如：

# 优化前
for i in $(seq 1 10); do
    date
    echo "Number: $i"
done
# 优化后
date
for i in $(seq 1 10); do
    echo "Number: $i"
done

使用数组和关联数组：合理使用数组和关联数组可以提高代码的效率和可读性。例如，使用关联数组存储配置项。

declare -A config
config["db_host"]="localhost"
config["db_port"]="3306"
echo "Database host: ${config["db_host"]}, port: ${config["db_port"]}"

高级主题

进程间通信

管道：管道是一种简单的进程间通信方式，它将一个进程的标准输出连接到另一个进程的标准输入。

ls -l | grep "txt"

这里 ls -l 的输出作为 grep "txt" 的输入，用于查找当前目录下文件名包含 txt 的文件列表。

命名管道（FIFO）：命名管道是一种特殊的文件，它允许不相关的进程进行通信。首先创建一个命名管道：

mkfifo my_fifo

然后可以在一个终端中写入管道：

echo "Hello from writer" > my_fifo

在另一个终端中读取管道：

cat < my_fifo

信号处理

捕获信号：Bash 脚本可以捕获系统信号并执行相应的处理代码。例如，捕获 SIGINT 信号（通常由 Ctrl+C 产生）。

trap 'echo "Caught SIGINT, exiting gracefully."; exit 0' SIGINT
while true; do
    echo "Running..."
    sleep 1
done

这里的 trap 命令用于设置信号处理函数，当脚本接收到 SIGINT 信号时，会执行 echo 语句并正常退出。

发送信号：可以使用 kill 命令向进程发送信号。例如，向进程 ID 为 1234 的进程发送 SIGTERM 信号。

kill -TERM 1234

与其他编程语言交互

调用外部程序：Bash 脚本可以方便地调用其他编程语言编写的程序。例如，调用 Python 脚本：

python script.py

通过标准输入输出交互：可以通过管道与其他程序进行数据交互。例如，将 Bash 脚本的输出作为 Python 脚本的输入。

echo "Hello" | python receive_input.py

在 receive_input.py 中可以使用 sys.stdin.read() 读取输入数据。

通过深入学习 Bash 脚本与配置管理，我们能够更好地自动化系统管理任务，提高开发和运维效率，构建更加健壮和灵活的系统环境。