Основы Bash в Linux. Как написать свой первый скрипт на Bash

Что такое Bash

Развертывание среды

Основные команды

Синтаксис Bash

Переменные

Типы данных

Ветвления

Циклы

Функции

Аргументы

Управляющие конструкции

Как написать свой первый скрипт

Заключение

Что такое Bash

Bash (Bourne Again Shell) — это мощная командная оболочка Unix, которая используется для выполнения различных задач в терминале. Bash предоставляет интерактивный интерфейс, в котором пользователи могут вводить команды, а затем получать результаты. Она также поддерживает скрипты оболочки, которые представляют собой текстовые файлы, содержащие последовательность команд Bash для автоматизации задач. 

Bash широко используется в средах Unix и Linux, а также поддерживается Windows с помощью подсистемы Windows для Linux (WSL). Перечислим основные возможности этой оболочки.

1. Обработка команд. Bash может обрабатывать как простые, так и сложные команды. Простые состоят из одного действия и, возможно, некоторых аргументов. Сложные команды могут содержать несколько простых, объединенных с помощью операторов конвейера (`|`), перенаправления ввода и вывода (`<`, `>`, `>>`), условных операторов (`if/else`, `case/esac`, `while/do`). О них мы расскажем позже.
2. Расширенный ввод, редактирование строк. Оболочка предоставляет функции расширенного ввода, такие как автодополнение, которое предлагает возможные варианты завершения команд и имен файлов по мере их ввода. Она также поддерживает историю, позволяя пользователям просматривать ранее введенные команды, а затем повторно их использовать.
3. Возможность создания и запуска скриптов. Скрипты оболочки — это текстовые файлы, содержащие последовательность команд. Их можно создавать с помощью текстового редактора, а затем запускать в терминале, что дает возможность пользователям автоматизировать задачи и управлять системой. Скрипты могут содержать условные операторы, циклы, функции для обеспечения дополнительной гибкости и контроля.

Bash широко используется во многих сферах. Вот основные:

• системное администрирование — управление серверами, автоматизация задач, настройка систем;
• разработка программного обеспечения — создание сценариев сборки, автоматизация тестирования, управление зависимостями;
• аналитика — обработка, преобразование данных, создание отчетов и визуализаций;
• веб-разработка — автоматизация развертывания, управление конфигурацией, администрирование серверов;
• управление сетью — настройка и мониторинг сети, устранение неполадок, автоматизация задач;
• биоинформатика — анализ последовательностей ДНК, обработка больших датасетов;
• финансовый анализ — анализ статистики, построение моделей, автоматизация торговых стратегий;
• образование — преподавание основ программирования, автоматизация задач в учебных средах;
• робототехника — управление роботами, обработка данных датчиков, выполнение сложных задач;
• встроенные системы — разработка встроенного программного обеспечения, управление устройствами интернета вещей.

Bash также является оболочкой по умолчанию в популярных дистрибутивах Linux, таких как Ubuntu, Red Hat Enterprise Linux, CentOS. Это делает ее неотъемлемой частью экосистемы Linux.

Развертывание среды

Bash может использоваться для развертывания сред разработки и выполнения различных задач автоматизации. Ниже приведены шаги по развертыванию среды.

1. Настройка: установите необходимые зависимости, создайте рабочую директорию для проекта.
2. Написание скрипта развертывания: напишите скрипт, который будет выполнять данные задачи. Сценарий должен включать команды для установки программного обеспечения, настройки конфигураций, запуска служб.
3. Автоматизация с помощью переменных и условных операторов. Используйте переменные Bash для хранения конфигурационных данных и значений. Используйте условные операторы для управления потоком выполнения скрипта в зависимости от различных условий.
4. Обработка ошибок и логирование: обработайте потенциальные ошибки в скрипте с помощью операторов обработки ошибок, после чего запишите важные события в файл журнала.
5. Тестирование и отладка. Проверьте сценарий развертывания, запустив его в тестовой среде. Устраните ошибки, внесите необходимые коррективы.
6. Развертывание в производственной среде. После того как ваш скрипт развертывания протестирован и отлажен, разверните его в производственной среде. Убедитесь, что вы создали резервные копии важных данных перед развертыванием.

Используя Bash для развертывания сред, вы можете автоматизировать задачи развертывания, повысить согласованность, уменьшить время простоев. Кроме того, автоматизация с помощью оболочки дает возможность легко отслеживать прогресс развертывания, регистрировать ошибки, обеспечивать соответствие кода стандартам и общепринятым практикам.

Основные команды

Bash предоставляет ряд основных команд для работы в терминале:

• cd — изменить текущий рабочий каталог;
• ls — перечислить файлы и каталоги в текущем каталоге;
• mkdir — создать новый каталог;
• rmdir — удалить пустой каталог;
• touch — создать пустой файл;
• rm — удалить файл или каталог;
• cp — копировать файл или каталог;
• mv — переместить или переименовать файл или каталог;
• cat — вывести содержимое файла в стандартный вывод;
• echo — вывести строку в стандартный вывод;
• grep — найти строки, соответствующие заданному шаблону, в текстовом файле;
• find — найти файлы, соответствующие заданным критериям.

Эти команды являются основой для более сложных команд и скриптов. Изучение их синтаксиса в сочетании с вариантами использования позволит эффективнее выполнять задачи в терминале.

Синтаксис Bash

Теперь перечислим основные элементы синтаксиса Bash.

Переменные

Переменные используются для хранения данных и значений, которые можно использовать в скриптах и командах. Чтобы создать переменную, присвойте ей значение без объявления типа данных:

Имя переменной=значение

Например:

имя="Джон"

возраст=30.

Для доступа к значению переменной используйте префикс $:

echo $имя

Типы переменных:

• локальные — видимы только в текущем скрипте или функции;
• переменные окружения — доступны во всех процессах и скриптах.

Особые переменные:

• $0 — имя текущего скрипта;
• $1, $2, … — аргументы, переданные скрипту;
• $? — код возврата последней выполненной команды.

Операции с переменными:

• присваивание: =
• арифметические операции: +, -, *, /, %
• сравнение: ==, !=, <, >, <=, >=.

Переменные являются инструментом, позволяющим хранить и манипулировать данными для автоматизации задач. С их помощью можно хранить имена файлов, пути к каталогам или результаты команд, а затем использовать эту информацию повторно в скрипте. Это устраняет необходимость дублирования значений, а заодно минимизирует вероятность ошибок. Кроме того, переменные позволяют легко передавать данные между различными частями скрипта, способствуя написанию модульного и организованного кода. Умелое использование переменных является неотъемлемой частью написания эффективных гибких скриптов.

Типы данных

Хотя Bash не имеет строгой системы типов данных, как статически типизированные языки, он поддерживает несколько типов данных, которые могут быть использованы в скриптах. Перечислим их:

• целые числа — целые числа без десятичной точки, например 10 или -5;
• вещественные числа — числа с десятичной точкой, например 3.14 или -0.5;
• строки — последовательности символов, заключенные в кавычки, например "Hello, world" или 'Bash scripting';
• массивы — коллекции элементов, доступ к которым осуществляется по индексу, например array=(1 2 3) или my_array["имя"];
• ассоциативные массивы — коллекции пар ключ-значение, где ключи могут быть строками, например declare -A assoc_array или my_assoc_array["ключ"]="значение";
• специальные переменные — переменные, которые содержат информацию о текущем состоянии оболочки, например $HOME (домашний каталог пользователя) или $PATH (путь к исполняемым файлам).

Bash также поддерживает преобразование типов с помощью команд, таких как echo и expr. Например, можно преобразовать целое число в строку с помощью echo $((10)), а строку в целое число — с помощью expr 10 + 5.

Понимание типов данных нужно для эффективной работы со скриптами, а также для обработки разных типов входящей информации. Четкое понимание того, какой тип данных следует использовать в каждом конкретном случае, позволяет создавать надежные, но при этом гибкие скрипты. 

Ветвления

Ветвление в Bash позволяет управлять потоком выполнения скрипта в зависимости от выполнения определенных условий. В Bash для ветвления используются операторы `if`, `elif` и `else`.

Оператор if:

```Bash

if [ condition ]; then

    # Выполнить, если условие истинно

fi

```

Оператор elif:

```Bash

elif [ condition ]; then

    # Выполнить, если условие истинно

fi

```

Оператор else:

```Bash

else

    # Выполнить, если все предыдущие условия ложны

fi

```

Также в условиях Bash можно использовать операторы сравнения, такие как `==` (равно), `!=` (не равно), `>` (больше), `<` (меньше), `>=` (больше или равно), `<=` (меньше или равно).

Например:

```Bash

if [ $age -gt 18 ]; then

    echo "Вы можете голосовать"

else

    echo "Вы не можете голосовать"

fi

Циклы

Циклы позволяют многократно выполнять блок кода до тех пор, пока не будет выполнено определенное условие. В Bash есть три типа циклов:

Цикл for:

```Bash

for variable in list; do

    # Выполнить для каждого элемента в списке

done

```

Цикл while:

```Bash

while condition; do

    # Выполнить, пока условие истинно

done

```

Цикл until:

```Bash

until condition; do

    # Выполнять, пока условие ложно

done

```

Цикл for используется для перебора элементов в списке, например, в массиве или файле. Циклы while и until используются для выполнения блока кода до тех пор, пока не будет выполнено определенное условие.

В условиях циклов Bash также можно использовать операторы сравнения.

Например:

```Bash

# Вывести числа от 1 до 10

for i in $(seq 1 10); do

    echo $i

done

```

```Bash

# Выполнять до тех пор, пока не будет введен "q"

while true; do

    read input

    if [ $input == "q" ]; then

        break

    fi

done

```

Циклы являются мощным инструментом для автоматизации задач, а также для управления потоком выполнения скриптов. Овладение ими позволяет эффективно обрабатывать большие объемы данных. Кроме того, они упрощают написание сложных скриптов, а заодно устраняют необходимость дублирования кода. 

Функции

Функции позволяют группировать команды в именованные блоки, которые можно вызывать по мере необходимости. Они используются для:

• организации кода, 
• повышения читаемости кода,
• повторного использования.

Для создания функции используется следующий синтаксис:

```Bash

function function_name() {

    # Код функции

}

```

Функции могут принимать аргументы, которые передаются в нее при вызове. Аргументы можно получить с помощью специальной переменной $1, $2 и т.д.

Например:

```Bash

function greet() {

    echo "Привет, $1!"

}

greet John

```

Выход:

Привет, John!

Функции могут возвращать значения с помощью оператора return. Возвращаемое значение можно получить с помощью команды echo $?.

Например:

```Bash

function sum() {

    return $(($1 + $2))

}

result=$(sum 10 15)

echo $result

```

Выход:

25

Функции являются еще одним мощным инструментом для организации и повторного использования кода, что упрощает написание и обслуживание скриптов. Понимание того, как грамотно объявлять, определять и вызывать функции, позволяет разбить сложные задачи на более мелкие, легко управляемые блоки. Функции способствуют модульности, структурированию кода. Кроме того, они позволяют передавать параметры и возвращать значения, обеспечивая гибкость кода. 

Аргументы

Аргументы — это значения, передаваемые скрипту при запуске. Они дают возможность передавать данные в скрипт извне, а затем использовать их для настройки его поведения.

Аргументы доступны в скрипте через специальные переменные $1, $2, $3 и т.д. Первый аргумент находится в $1, второй — в $2, далее аналогично.

Например, следующий скрипт выводит все переданные ему аргументы:

```Bash

#!/bin/bash

echo "Аргументы:"

for arg in "$@"; do

    echo $arg

done

```

Выход:

```

./script.sh аргумент1 аргумент2 аргумент3

Аргументы:

аргумент1

аргумент2

аргумент3

```

Аргументы также можно использовать для передачи параметров функциям. Например:

```Bash

#!/bin/bash

function greet() {

    echo "Привет, $1!"

}

greet John

```

Выход:

Привет, John!

При работе с аргументами следует помнить о следующих моментах:

1. Аргументы не являются обязательными. Если скрипт запущен без аргументов, переменные будут пустыми.
2. Аргументы могут быть заключены в кавычки, чтобы избежать проблем с пробелами или специальными символами.
3. Для доступа ко всем аргументам сразу можно использовать специальную переменную $@.
4. Аргументы являются важным механизмом для взаимодействия скриптов с внешним миром, а также для настройки их поведения в зависимости от входных данных.

Управляющие конструкции

Управляющие конструкции позволяют управлять потоком выполнения скрипта в зависимости от условий. Перечислим основные управляющие конструкции для разных операторов.

Оператор if:

```Bash

if [ condition ]; then

    # Выполнить, если условие истинно

else

    # Выполнить, если условие ложно

fi

```

Оператор case:

```Bash

case $variable in

    pattern1)

        # Выполнить, если переменная соответствует шаблону 1

        ;;

    pattern2)

        # Выполнить, если переменная соответствует шаблону 2

        ;;

    *)

        # Выполнить, если переменная не соответствует ни одному шаблону

        ;;

esac

```

Оператор for:

```Bash

for variable in list; do

    # Выполнить для каждого элемента в списке

done

```

Оператор while:

```Bash

while condition; do

    # Выполнить, пока условие истинно

done

```

Оператор until:

```Bash

until condition; do

    # Выполнить, пока условие ложно

done

```

Управляющие конструкции позволяют выполнять условные переходы, повторять код, управлять потоком выполнения скрипта в зависимости от входных данных и условий.

Теперь приведем примеры использования этих конструкций.

Оператор if: проверить, является ли файл пустым, после чего вывести соответствующее сообщение.

```Bash

if [ ! -s myfile.txt ]; then

    echo "Файл myfile.txt пуст"

else

    echo "Файл myfile.txt не пуст"

fi

```

Оператор case: выбрать действие в зависимости от значения переменной:

```Bash

case $choice in

    "1")

        echo "Вы выбрали пункт 1"

        ;;

    "2")

        echo "Вы выбрали пункт 2"

        ;;

    *)

        echo "Вы ввели неверный пункт"

        ;;

esac

```

Управляющие конструкции являются основой для создания сложных динамичных скриптов, которые дают возможность контролировать поток выполнения, а заодно принимать решения на основе разных условий. Они обеспечивают гибкость и управляемость в скриптах, позволяя разработчикам определять логику ветвления и циклических операций, необходимых для решения задач автоматизации.

Как написать свой первый скрипт

Написание скриптов на Bash — отличный способ повысить эффективность, упростив повторяющиеся процессы. Вот инструкция, которая проведет вас через все этапы создания первого скрипта.

Перед началом работы убедитесь, что у вас есть доступ к оболочке Bash. Обычно он является оболочкой по умолчанию в большинстве дистрибутивов Linux. Вы можете проверить это, выполнив следующую команду в терминале:

```

echo $SHELL

```

Если выводится `/bin/bash`, то у вас есть доступ к Bash. В противном случае вам нужно будет его установить, следуя инструкциям для вашего дистрибутива Linux.

Чтобы создать новый скрипт, используйте текстовый редактор, такой как Nano или Vim. Откройте новый файл, введите в нем следующую строку в качестве первой:

```

#!/bin/bash

```

Эта строка указывает оболочке, что файл представляет собой скрипт Bash.

Следующим шагом является добавление команд в скрипт. Команды Bash похожи на команды, которые вы вводите в терминале вручную. Например, чтобы выполнить команду `ls`, которая выводит список файлов в текущем каталоге, добавьте следующую строку в скрипт:

```

ls

```

Вы можете добавлять дополнительные команды одну за другой. Каждая команда должна быть записана в отдельной строке.

Перенаправление ввода и вывода позволяет вам управлять тем, откуда скрипт получает входные данные и куда выводит результаты. Ниже приведены некоторые распространенные операторы перенаправления:

•  `<`: перенаправляет вход в скрипт из указанного файла;
• `>`: перенаправляет вывод скрипта в указанный файл;
•  `>>`: добавляет вывод скрипта в указанный файл;
• `|`: оператор конвейера, который передает вывод одной команды в качестве входных данных для другой.

Например, следующая команда перенаправляет вывод команды `ls` в файл под названием `files.txt`:

```

ls > files.txt

```

Обработка ошибок имеет решающее значение для написания надежных скриптов Bash. Вы можете использовать оператор `set -e`, чтобы заставить скрипт завершиться с ненулевым кодом выхода при возникновении любой ошибки. Для обработки конкретных ошибок можно использовать оператор `trap`. Например, следующая команда обрабатывает ошибку с кодом выхода `1`:

```

trap 'echo "Ошибка с кодом выхода 1." && exit 1' ERR

```

Чтобы запустить скрипт, для начала необходимо сделать его исполняемым. Для этого используйте следующую команду:

chmod +x имя_скрипта.sh

Затем вы можете запустить скрипт, введя его имя в терминале:

./имя_скрипта.sh

Заключение

Для начинающих программистов Bash предлагает широкий спектр возможностей как для обучения, так и для практического применения. Перечислим основные практические функции, на которых можно обучиться основам работы с этой оболочкой.

Управление файлами и навигация:

• создание, переименование, удаление и копирование файлов и каталогов;
• навигация по файловой системе с помощью команд cd, ls и pwd.

Обработка текста:

• поиск и замена текста в файлах;
• объединение, разделение, сортировка файлов;
• форматирование текста для отображения или дальнейшей обработки.

Автоматизация задач:

• создание простых скриптов для автоматизации повторяющихся задач;
• планирование выполнения задач с помощью crontab;
• управление процессами и службами.

Программирование на скриптовых языках:

• Bash может использоваться для написания скриптов на других скриптовых языках, таких как Python, Perl , Ruby;
• знание оболочки позволяет начинающим разработчикам изучать основы программирования, а затем создавать более сложные приложения.

Примеры практических задач на Bash для начинающих программистов:

• написание скрипта для резервного копирования важных файлов;
• создание простого калькулятора с помощью командного ввода;
• автоматизация отправки электронных писем с помощью команды mail;
• парсинг веб-страниц для извлечения информации;
• управление медиатекой с помощью команд ffmpeg и find.

В первую очередь, изучение Bash предоставляет начинающим программистам прочную основу для понимания основ программирования и автоматизации. Это универсальный инструмент, который можно использовать для решения разнообразных задач: от управления файлами до разработки простых приложений.