FMC-Notes

一、Shell 概念

1.1 生活中的类比

想象你在一家高级餐厅里

你：只需要说出你想吃什么(发出指令)。
服务员：把你的话翻译成厨房能懂的语言，然后端出菜品。
厨房(内核)：真正做饭干活的地方。在 Linux 系统中，Shell 就是这个服务员。它是一个“命令解释器”，把你输入的每一条命令(比如 ls 看文件、mkdir 建文件夹)翻译给操作系统内核，并把结果返回给你。

1.2 技术上的定义

Shell 是一种用 C 语言编写的程序，它是用户与 Linux 内核之间的桥梁。当你打开“终端”(Terminal)那个黑乎乎的窗口时，里面运行的就是 Shell。常见的 Shell 种类：

名称	特点
Bash	最流行，Linux 默认，也是我们这份文档的主角。
Zsh	功能更强，有许多插件，macOS 默认已换成 Zsh。
Sh	最早的 Shell，Bash 兼容它。
Fish	对新手友好，语法高亮漂亮，但不完全兼容 Bash。
日常说“写 Shell 脚本”，通常就是指写一段 Bash 命令的集合，保存成文件，然后一次性执行。

1.3 学习目标

系统巡检类：检查内存、磁盘、CPU 负载，并输出结果。
数据备份类：带时间戳的备份、清理过期备份(find + rm)。
服务控制类：重启服务、检查端口、如果挂了就自动拉起(if + systemctl)。
初始化脚本：新机器一键配置 YUM 源、主机名、NTP、防火墙、SSH 密钥

二、打开 Shell

2.1 如何进入 Shell 环境？

Linux / macOS：按 Ctrl + Alt + T 打开终端。
Windows：安装 Git Bash 或 WSL，或者用 PowerShell(不完全相同，但很多命令类似)。打开后你会看到类似这样的提示符：

user@hostname:~$

user：当前用户名
hostname：计算机名
~：当前所在的目录(~ 代表用户主目录)
$：表示你是普通用户；如果是 # 表示 root(超级管理员)。

2.2 第一个命令：`echo`

echo "Hello, Shell!"

解释：echo 是“打印输出”的意思，会把后面跟着的内容显示在屏幕上。运行结果：

Hello, Shell!

2.3 常用入门命令

命令	作用	举例
`pwd`	显示当前所在的目录(Print Working Directory)	`pwd` → `/home/user`
`ls`	列出当前目录下的文件和文件夹	`ls -l` 显示详细信息
`cd`	切换目录(Change Directory)	`cd /etc` 进入 `/etc` 目录
`mkdir`	新建文件夹(Make Directory)	`mkdir myfolder`
`rmdir`	删除空文件夹	`rmdir emptyfolder`
`rm`	删除文件或文件夹(危险，需谨慎)	`rm file.txt`；`rm -r folder` 递归删除
`touch`	新建空文件或更新文件时间戳	`touch newfile.txt`
`cp`	复制文件或文件夹	`cp a.txt b.txt`
`mv`	移动或重命名	`mv old.txt new.txt`
`cat`	查看文件内容(Concatenate)	`cat file.txt`

三、Shell 脚本

3.1 脚本概念

手动一条条输入命令太慢，可以把多条命令按顺序写在一个文本文件里，让 Shell 一次性执行。这个文件就叫 Shell 脚本。

3.2 第一个脚本

第 1 步：创建文件

vim first.sh

第 2 步：写入内容

#!/bin/bash
# 这是注释，不会执行
echo "今天日期是："
date
echo "当前目录下的内容："
ls

#!/bin/bash：告诉系统用 Bash 解释这个脚本(必须第一行)。
# 开头的行是注释，给人看的。

第 3步：给脚本执行权限并运行

chmod +x first.sh   # 给脚本添加“可执行”权限
./first.sh          # 运行当前目录下的脚本

为什么需要 chmod +x？
在 Linux 中，文件默认没有“可执行”权限。+x 就是给文件加上执行权限(对应数字权限中的 1)。之后才能用 ./脚本名 直接运行。

3.3 脚本的三种执行方式

方式	含义
`./first.sh`	要求文件有执行权限，且文件开头有 `#!/bin/bash`。
`bash first.sh`	直接调用 `bash` 解释器来执行，文件不需要执行权限。
`source first.sh` 或 `. first.sh`	在当前 Shell 进程中执行(不会开子进程，常用于加载环境变量)。

四、Shell 的变量

注意，变量名和等号之间不能有空格，这可能和你熟悉的所有编程语言都不一样。同时，变量名的命名须遵循如下规则：

只包含字母、数字和下划线：变量名可以包含字母(大小写敏感)、数字和下划线 _，不能包含其他特殊字符。
不能以数字开头：变量名不能以数字开头，但可以包含数字。
避免使用 Shell 关键字：不要使用 Shell 的关键字(例如 if、then、else、fi、for、while 等)作为变量名，以免引起混淆。
使用大写字母表示常量：习惯上，常量的变量名通常使用大写字母，例如 PI=3.14。
避免使用特殊符号：尽量避免在变量名中使用特殊符号，因为它们可能与 Shell 的语法产生冲突。
避免使用空格：变量名中不应该包含空格，因为空格通常用于分隔命令和参数。

4.1 变量的定义与使用

在 Shell 里，变量就是用来“存数据”的名字。

name="张三"          # 定义变量(等号两边不能有空格)
age=25
echo $name          # 使用变量时前面加 $ 符号
echo "他叫 $name, 今年 $age 岁"   # 双引号内可解析变量
echo '他叫 $name'   # 单引号内所有字符都是纯文本，不解析变量

输出：

张三
他叫 张三, 今年 25 岁
他叫 $name

4.2 命令替换：把命令执行结果存进变量

用 $(命令) 或 `命令` 包裹命令。

current_date=$(date +%Y-%m-%d)
echo "今天日期：$current_date"

files_count=$(ls | wc -l)
echo "当前目录下有 $files_count 个文件/文件夹"

4.3 位置参数：脚本运行时传入的数据

当你执行 ./script.sh a b c 时：

$0 表示脚本自己的名字(./script.sh)
$1 表示第一个参数 a
$2 表示第二个参数 b
$3 表示第三个参数 c
$# 表示参数的个数
$@ 表示所有参数(分开的列表) 示例脚本 args.sh：

#!/bin/bash
echo "脚本名：$0"
echo "第一个参数：$1"
echo "参数总数：$#"
echo "所有参数：$@"

运行：

./args.sh hello world 123

输出：

脚本名：./args.sh
第一个参数：hello
参数总数：3
所有参数：hello world 123

4.4 环境变量

执行 env 命令可以查看所有环境变量。常用的有：

变量	含义
`$HOME`	用户主目录
`$PATH`	命令搜索路径(告诉系统去哪里找可执行文件)
`$USER`	当前用户名
`$SHELL`	当前 Shell 的路径

echo "你好 $USER，你的家目录在 $HOME"

五、条件判断

5.1 `if` 语句的基本结构

if 条件
then
    # 条件成立时执行
else
    # 条件不成立时执行
fi

fi 是 if 的倒写，表示结束。

5.2 `[ ]` 和 `test` 命令

在 Shell 中，[ 条件 ] 就是 test 条件 的简写。注意方括号与内容之间必须有空格。

5.2.1 数值比较

运算符	英语单词	含义
`-eq`	equal	等于
`-ne`	not equal	不等于
`-gt`	greater than	大于
`-lt`	less than	小于
`-ge`	greater or equal	大于等于
`-le`	less or equal	小于等于

num=10
if [ $num -gt 5 ]
then
    echo "num 大于 5"
fi

5.2.2 字符串比较

运算符	含义
`=` 或 `==`	等于
`!=`	不等于
`-z`	字符串为空
`-n`	字符串非空

name=""
if [ -z "$name" ]
then
    echo "名字是空的"
fi

5.2.3 文件测试

运算符	含义
`-e 文件`	文件存在
`-f 文件`	存在且是普通文件
`-d 目录`	存在且是目录
`-r 文件`	存在且可读
`-w 文件`	存在且可写
`-x 文件`	存在且可执行

if [ -d "/etc" ]
then
    echo "/etc 是一个目录"
fi

5.3 `if-elif-else` 多分支

score=85
if [ $score -ge 90 ]; then
    echo "优秀"
elif [ $score -ge 80 ]; then
    echo "良好"
else
    echo "继续努力"
fi

; then 里面的分号表示“写完条件后，继续写 then”，可以把 then 和 if 写在同一行。

5.4 逻辑组合

&& 表示“并且”
|| 表示“或者”

if [ -f file.txt ] && [ -r file.txt ]
then
    echo "file.txt 存在且可读"
fi

六、循环语法

6.1 `for` 循环

遍历列表

for 变量名 in 列表
do
    # 循环体
done

示例：批量创建文件

for i in 1 2 3 4 5
do
    touch "file_$i.txt"
    echo "创建了 file_$i.txt"
done

更常用的列表写法：

for i in {1..10}          # 1 到 10
for i in $(seq 1 2 100)   # 1 到 100，步长 2
for file in *.txt         # 遍历当前目录所有 txt 文件

6.2 C 语言风格的 `for`

for (( i=0; i<5; i++ ))
do
    echo "第 $i 次循环"
done

6.3 `while` 循环

条件为真时循环

count=1
while [ $count -le 5 ]
do
    echo "count=$count"
    count=$(( count + 1 ))   # 算术运算
done

6.4 `until` 循环

条件为假时循环(与 while 相反)

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

6.5 循环控制

break：跳出整个循环
continue：跳过本次循环的剩余部分，进入下一次

for i in {1..10}
do
    if [ $i -eq 5 ]; then
        break
    fi
    echo $i   # 只会输出 1 2 3 4
done

七、输入输出重定向与管道

7.1 标准输入、输出、错误

每个 Linux 程序默认有三个“数据流”：

名称	数字代号	说明
标准输入 (stdin)	0	键盘输入
标准输出 (stdout)	1	正常输出
标准错误 (stderr)	2	错误信息

7.2 输出重定向：把结果写到文件里

符号	含义
`>`	覆盖写入(会删掉文件原有内容)
`>>`	追加写入(保留原内容，加在末尾)
`2>`	只重定向错误信息
`&>`	把正确和错误都重定向到同一个文件

echo "你好" > output.txt      # 覆盖写入
date >> output.txt            # 追加
ls 不存在的文件 2> error.log  # 错误信息写入 error.log
ls /etc &> all.log            # 正常和错误都写入 all.log

7.3 输入重定向：从文件读取内容

< 符号可以让命令从文件而不是键盘获取输入。

# 统计文件里的行数
wc -l < /etc/passwd

7.4 管道 `|`：把左边命令的输出作为右边命令的输入

这是 Shell 最强大的特性之一，可以串接多个命令。

# 查看所有进程，筛选出包含 "bash" 的行
ps aux | grep bash

# 列出当前目录下所有文件，按文件大小排序
ls -l | sort -k5 -n

# 统计当前目录有多少个文件(ls 列出，wc -l 统计行数)
ls | wc -l

图解：
命令A | 命令B
命令 A 的输出 → 直接喂给命令 B 的输入 → 命令 B 输出最终结果

八、后台运行与作业控制

8.1 在命令后面加 `&`：让程序在后台运行

sleep 100 &

当你输入这条命令后，Shell 会立即返回一个提示符，而 sleep 在后台悄悄运行。屏幕会显示类似 [1] 12345，其中 [1] 是作业号，12345 是进程 ID。

8.2 查看后台作业：`jobs`

jobs

输出：

[1]+  Running                 sleep 100 &

8.3 把后台作业调回前台：`fg`

fg %1   # 将作业1调到前台

之后可以用 Ctrl + C 终止它，或用 Ctrl + Z 暂停它。

8.4 暂停当前前台任务：`Ctrl + Z`

然后可以用 bg 让它在后台继续运行。

# 先运行一个很慢的命令
find / -name "*.txt"

# 按 Ctrl + Z 暂停，看到 [1]+  Stopped ...
# 输入 bg 让它后台继续跑
bg

8.5 让脚本在退出终端后依然运行：`nohup`

普通后台程序(&)在关闭终端时会收到 SIGHUP 信号而退出。用 nohup 可以忽略该信号。

nohup ./long_task.sh &

输出会被自动写入 nohup.out 文件。

九、函数：把重复代码包起来

9.1 定义与调用

# 定义函数
say_hello() {
    echo "Hello, $1"
}

# 调用函数(就像调用命令一样)
say_hello "张三"
say_hello "李四"

$1 在函数内部表示函数的第一个参数。
函数里也可以使用 $2, $#, $@ 等。

9.2 函数返回值

使用 return 返回数字(0 表示成功，非 0 表示失败)。但要获取函数的输出结果，一般用 echo 配合命令替换。

get_sum() {
    total=$(($1 + $2))
    echo $total   # 输出结果
}

result=$(get_sum 10 20)
echo "和是 $result"

9.3 局部变量：`local`

函数内部用 local 声明的变量只在函数内生效，不影响外部。

var="全局"
test_func() {
    local var="局部"
    echo "函数内: $var"
}
test_func
echo "函数外: $var"

输出：

函数内: 局部
函数外: 全局

十、实用示例：一个完整的备份脚本

结合前面学到的知识，写一个每天备份指定文件夹的脚本。

#!/bin/bash

# 配置区域
SOURCE_DIR="/home/user/documents"
BACKUP_DIR="/backup"
DATE=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
BACKUP_FILE="$BACKUP_DIR/backup_$DATE.tar.gz"

# 检查源目录是否存在
if [ ! -d "$SOURCE_DIR" ]; then
    echo "错误：源目录 $SOURCE_DIR 不存在" >&2
    exit 1
fi

# 如果备份目录不存在则创建
if [ ! -d "$BACKUP_DIR" ]; then
    mkdir -p "$BACKUP_DIR"
fi

# 执行打包压缩
echo "开始备份 $SOURCE_DIR ..."
tar -czf "$BACKUP_FILE" "$SOURCE_DIR"

# 检查上一步是否成功
if [ $? -eq 0 ]; then
    echo "备份成功: $BACKUP_FILE"
    # 可选：删除30天前的旧备份
    find "$BACKUP_DIR" -name "backup_*.tar.gz" -mtime +30 -delete
else
    echo "备份失败" >&2
    exit 2
fi

解释要点：

>&2：把错误消息重定向到标准错误。
$?：上一条命令的退出状态码(0 成功)。
-mtime +30：修改时间超过 30 天的文件。保存为 backup.sh，运行 chmod +x backup.sh，然后 ./backup.sh 就可以手动备份。配合下一章的 crontab，可以每天自动运行。

十一、自动化：用 crontab 定时执行脚本

11.1 编辑当前用户的 crontab 任务

crontab -e

会打开一个编辑器，每一行代表一个定时任务，格式如下：

分 时 日 月 周 要执行的命令

位置	含义	取值范围
第 1 段	分钟	0-59
第 2 段	小时	0-23
第 3 段	日	1-31
第 4 段	月	1-12
第 5 段	星期	0-7(0 和 7 都代表周日)
第 6 段	命令	需要完整路径
常用例子：

# 每天凌晨2:30运行备份脚本
30 2 * * * /home/user/backup.sh

# 每周一早上8点
0 8 * * 1 /home/user/weekly_report.sh

# 每15分钟执行一次
*/15 * * * * /home/user/check_status.sh

# 每月1号中午12点
0 12 1 * * /home/user/monthly_clean.sh

11.2 查看已有的定时任务

crontab -l

11.3 删除所有定时任务

crontab -r

11.4 注意事项

在 crontab 中执行的脚本，尽量使用绝对路径(/home/user/backup.sh 而不是 ./backup.sh)。
如果脚本需要用到环境变量(比如 $PATH)，最好在脚本开头重新定义，或者在 crontab 文件开头设置 PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin。
crontab 脚本的输出默认会发送邮件给当前用户(如果没有配置邮件服务，可能就丢了)。建议把输出重定向到日志文件：

30 2 * * * /home/user/backup.sh >> /var/log/backup.log 2>&1

十二、调试与排错

12.1 使用 `-x` 选项打印每一条执行的命令

bash -x script.sh

或者在脚本开头加 set -x，结束时用 set +x 关闭。

12.2 检查语法错误

bash -n script.sh

只检查语法，不实际执行。

12.3 常见错误及解决

错误现象	可能原因	解决办法
`command not found`	命令写错了，或者没有安装该程序	检查拼写，用 `which 命令` 查看路径
`permission denied`	文件没有执行权限	`chmod +x 文件`
`bad interpreter`	脚本第一行的 `#!/bin/bash` 路径不对	用 `which bash` 查看正确路径
`[: too many arguments`	`[ ]` 里变量没加双引号，且变量值含空格	始终用 `[ "$var" = "abc" ]`
`syntax error near unexpected token`	缺少 `then`、`do`、`fi` 等关键字	检查 `if` 与 `then` 是否配对

12.4 推荐的安全习惯

始终用双引号包裹变量("$var")防止空格造成单词拆分。
检查文件或目录是否存在之后再操作。
使用 set -e 让脚本在遇到错误时立即退出(避免雪崩)。
不要用 rm -rf / 之类危险命令；如果需要删除，先 ls 确认。

一、Shell 概念 ​

1.1 生活中的类比 ​

1.2 技术上的定义 ​

1.3 学习目标 ​

二、打开 Shell ​

2.1 如何进入 Shell 环境？ ​

2.2 第一个命令：echo ​

2.3 常用入门命令 ​

三、Shell 脚本 ​

3.1 脚本概念 ​

3.2 第一个脚本 ​

3.3 脚本的三种执行方式 ​

四、Shell 的变量 ​

4.1 变量的定义与使用 ​

4.2 命令替换：把命令执行结果存进变量 ​

4.3 位置参数：脚本运行时传入的数据 ​

4.4 环境变量 ​

五、条件判断 ​

5.1 if 语句的基本结构 ​

5.2 [ ] 和 test 命令 ​

5.2.1 数值比较 ​

5.2.2 字符串比较 ​

5.2.3 文件测试 ​

5.3 if-elif-else 多分支 ​

5.4 逻辑组合 ​

六、循环语法 ​

6.1 for 循环 ​

6.2 C 语言风格的 for ​

6.3 while 循环 ​

6.4 until 循环 ​

6.5 循环控制 ​

七、输入输出重定向与管道 ​

7.1 标准输入、输出、错误 ​

7.2 输出重定向：把结果写到文件里 ​

7.3 输入重定向：从文件读取内容 ​

7.4 管道 |：把左边命令的输出作为右边命令的输入 ​

八、后台运行与作业控制 ​

8.1 在命令后面加 &：让程序在后台运行 ​

8.2 查看后台作业：jobs ​

8.3 把后台作业调回前台：fg ​

8.4 暂停当前前台任务：Ctrl + Z ​

8.5 让脚本在退出终端后依然运行：nohup ​

九、函数：把重复代码包起来 ​

9.1 定义与调用 ​

9.2 函数返回值 ​

9.3 局部变量：local ​

十、实用示例：一个完整的备份脚本 ​

十一、自动化：用 crontab 定时执行脚本 ​

11.1 编辑当前用户的 crontab 任务 ​

11.2 查看已有的定时任务 ​

11.3 删除所有定时任务 ​

11.4 注意事项 ​

十二、调试与排错 ​

12.1 使用 -x 选项打印每一条执行的命令 ​

12.2 检查语法错误 ​

12.3 常见错误及解决 ​

12.4 推荐的安全习惯 ​