Основы Bash-скриптинга для непрограммистов

Статья рассчитана на тех, кто не имеет или имеет мало опыта работы с командной строкой Unix/Linux, но желает научиться с ней эффективно взаимодействовать и разрабатывать скрипты для выполнения своих задач. Приведенные примеры справедливы для выполнения в командной оболочке bash операционной системы Ubuntu/Debian, но могут быть использованы и в других оболочках и ОС с учетом их специфики.

1. Командные оболочки

Существует множество дистрибутивов(форков) операционных систем(ОС) семейства Linux, наиболее известные среди них: Ubuntu, Debian, CentOS, Red Hat, Fedora, SuSE, FreeBSD, Mint.

Здесь есть большая схема со всеми форками Linux.

В каждой ОС существуют различные командные оболочки (shell), их назначение одинаково (администрирование, автоматизация, вычисления, мониторинг и т.д.), как и большинство основных команд, но реализация может отличаться. В таблице ниже приведено сравнение, в котором видно, что некоторые возможности поддерживаются не всеми оболочками.

Список доступных командных оболочек можно получить командой

cat /etc/shells

При необходимости можно установить нужную командную оболочку командой sudo apt install <имя_оболочки>. Например, для установки ksh нужно выполнить

sudo apt install ksh

2. Настройка тестовой среды

Если у вас уже есть виртуальная/реальная машина с установленным Linux, или вы знаете, как её настроить, то можно пропустить информацию из спойлера ниже. Если есть доступ по ssh к какому-либо серверу, то Вы также можете использовать его shell для тренировок. Используйте имеющийся доступ с осторожностью, не тренируйтесь на продуктовых(промышленных) серверах и других критичных окружениях. Если вы не хотите развертывать виртуальную машину(ВМ), то для тестов можно воспользоваться онлайн-терминалами, но нужно знать и учитывать их особенности и ограничения. Примеры онлайн-терминалов:
https://cocalc.com/app?anonymous=terminal
https://www.tutorialspoint.com/execute_bash_online.php
https://rextester.com/l/bash_online_compiler

Развертывание виртуальной машины

VirtualBox – ПО для виртуализации, позволяющее запускать одну ОС «внутри» другой. Разумеется, существуют и другие способы развертывания ВМ, здесь мы рассмотрим лишь один из них. В данном случае, предполагается, что у вас ПК под управлением Windows или Mac. Для начала нужно скачать VirtualBox отсюда и установить его.

Также нужно скачать образ ВМ с установленной ОС Ubuntu отсюда. Качайте самую новую версию, убедитесь, что скачиваемый образ имеет формат VirtualBox (VDI).

Создадим виртуальную машину. Сначала создаем на локальном диске папку для размещения в ней ВМ и их файлов (у меня C:\vmachines). Распакуем скачанный образ диска ВМ в созданную папку:

Для распаковки потребуется архиватор 7zip или другой, поддерживающий формат .7z. Далее запускаем VirtualBox и выбираем меню «Машина -> Создать…»:

В открывшемся окне указываем имя ВМ (тип и версия в большинстве случаев подтягиваются автоматически, если это понятно из имени), а также созданную нами папку. Объем оперативной памяти устанавливается автоматически, 1Гб достаточно для выполнения тестов. Выбираем «Использовать существующий виртуальный жесткий диск», нажимаем значок выбора образа жесткого диска, в открывшемся окне нажимаем «Добавить», выбираем распакованный ранее файл образом ВМ и нажимаем «Открыть»:

Нажимаем «Выбрать»:

И нажимаем «Создать»:

Выбираем в списке созданную ВМ и нажимаем «Запустить»:

После запуска ВМ появится окно для входа в ОС:

Выбираем учетную запись osboxes.org и вводим пароль osboxes.org. После входа в систему нажимаем Ctrl+Alt+T, у нас откроется окно терминала, в котором можно выполнять тесты:

Для удобства можно развернуть окно виртуальной машины на весь экран, окно терминала также будет развернуто. Для того, чтобы можно было вставлять данные из буфера в терминал ВМ и копировать их, можно включить в настройках ВМ общий буфер обмена в меню «Устройства -> Общий буфер обмена -> Двунаправленный»:

Создадим тестового пользователя.

Для создания пользователя нам понадобятся права суперпользователя (root). Для их получения выполним команду sudo su -, указав пароль текущего пользователя (osboxes.org). Далее создадим пользователя test командой adduser test. Также выдадим пользователю test права на повышение привилегий при необходимости, выполнив команду usermod -aG sudo test:

osboxes@osboxes:~$ sudo su -
[sudo] password for osboxes:
root@osboxes:~# adduser test
Adding user `test' ...
Adding new group `test' (1001) ...
Adding new user `test' (1001) with group `test' ...
The home directory `/home/test' already exists.  Not copying from `/etc/skel'.
New password:
Retype new password:
passwd: password updated successfully
Changing the user information for test
Enter the new value, or press ENTER for the default
        Full Name []:
        Room Number []:
        Work Phone []:
        Home Phone []:
        Other []:
Is the information correct? [Y/n]
root@osboxes:~# usermod -aG sudo test
root@osboxes:~#

На данном этапе уже можно использовать тестовую среду, выполняя команды в терминале (Ctrl+Alt+T). Дополнительно можно настроить подключение по ssh клиентом (например, PuTTY), мы рассмотрим это отдельно.

3. Первые команды

Итак, мы подключились к терминалу и находимся в shell. Давайте сориентируемся в пространстве. Чтобы узнать имя машины(сервера), на которой мы находимся, введем hostname и нажмем Enter:

test@osboxes:~$ hostname
osboxes

Имя пользователя, под которым мы подключены, как правило отображается в приглашении командной строки (test@osboxes:~$). Если имя текущего пользователя не отображается (например, если задан другой формат приглашения), то его можно получить командой whoami, или id (также отображает группы пользователя):

test@osboxes:~$ whoami
test
test@osboxes:~$ id
uid=1001(test) gid=1001(test) groups=1001(test),27(sudo)

Чтобы узнать, в какой оболочке мы находимся, нужно выполнить команду echo $SHELL:

test@osboxes:~$ echo $SHELL
/bin/bash

Разберем, что произошло. Команда echo выводит значение параметра, переданного ей, в нашем случае мы передали $SHELL. Знак $ означает, что мы обращаемся к переменной, т.е. $SHELL возвращает значение переменной SHELL, заданной в окружении. Список значений всех переменных можно получить командой env. Таким образом, отобразив значение переменной, мы видим, что мы находимся в оболочке bash. Оболочка конкретного пользователя указана в файле /etc/passwd, содержимое которого можно получить так:

test@osboxes:~$ cat /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash
...
test:x:1001:1001:,,,:/home/test:/bin/dash

Команда cat выводит содержимое файла (часть строк в приведенном выводе пропущена и заменена на …). Из файла видим, что для пользователя test указана оболочка /bin/dash. Изменить оболочку текущего пользователя, которая будет загружаться по умолчанию, можно следующей командой(chsh – сокращенное от change shell):

test@osboxes:~$ chsh -s /bin/bash
Password:

Теперь давайте проверим, в каком каталоге мы находимся, для этого выполним команду pwd:

test@osboxes:~$ pwd
/home/test

Для получения списка файлов текущей директории используем команду ls. По соглашению, скрытые файлы начинаются с точки. Для отображения их с помощью команды ls нужно добавить ключ –a. Чтобы отобразить список в расширенном формате, добавим ключ –l. Таким образом команда и её вывод будут выглядеть так:

test@osboxes:~$ ls -al
total 36
drwxr-xr-x 5 test test 4096 Nov  9 01:05 .
drwxr-xr-x 5 root root 4096 Nov  8 11:39 ..
-rw------- 1 test test    9 Nov  8 12:28 .bash_history
-rw-r--r-- 1 test test  220 Nov  8 11:39 .bash_logout
-rw-r--r-- 1 test test 3771 Nov  8 11:39 .bashrc
drwxr-xr-x 4 test test 4096 Nov  8 11:40 .cache
drwxr-xr-x 4 test test 4096 Nov  8 11:40 .config
drwxr-xr-x 3 test test 4096 Nov  8 11:40 .local
-rw-r--r-- 1 test test  807 Nov  8 11:39 .profile
-rw-r--r-- 1 test test    0 Nov  9 01:05 .sudo_as_admin_successful
test@osboxes:~$

Для команды ls с параметрами может быть задан синоним (alias), что упрощает её ввод. Список уже заданных синонимов можно получить командой alias:

test@osboxes:~$ alias
alias alert='notify-send --urgency=low -i "$([ $? = 0 ] && echo terminal || echo error)" "$(history|tail -n1|sed -e '\''s/^\s*[0-9]\+\s*//;s/[;&|]\s*alert$//'\'')"'
alias egrep='egrep --color=auto'
alias fgrep='fgrep --color=auto'
alias grep='grep --color=auto'
alias l='ls -CF'
alias la='ls -A'
alias ll='ls -alF'
alias ls='ls --color=auto'

Видим, что команда ll является синонимом команды ls -alF. Синонимы могут ссылаться на другие синонимы. Так, в приведенном выше примере команда ll выполняет команду ls -alF, в которой ls в свою очередь также является синонимом команды ls --color=auto. Для любой команды с целью упрощения её ввода при частом использовании можно задать синоним. В синонимах также можно использовать переменные среды. Например, чтобы иметь возможность из любой директории получить список файлов домашней директории, можно задать синоним командой alias lshome='ls -alF $HOME', таким образом, можно выполнить:

test@osboxes:~$ cd /tmp
test@osboxes:/tmp$ lshome
total 40
drwxr-xr-x 5 test test 4096 Nov  9 02:29 ./
drwxr-xr-x 5 root root 4096 Nov  8 11:39 ../
-rw------- 1 test test   47 Nov  9 02:36 .bash_history
-rw-r--r-- 1 test test  220 Nov  8 11:39 .bash_logout
-rw-r--r-- 1 test test 3771 Nov  8 11:39 .bashrc
drwxr-xr-x 5 test test 4096 Nov  9 02:29 .cache/
drwxr-xr-x 5 test test 4096 Nov  9 02:29 .config/
drwxr-xr-x 3 test test 4096 Nov  8 11:40 .local/
-rw-r--r-- 1 test test  807 Nov  8 11:39 .profile
-rw-rw-r-- 1 test test   72 Nov  9 02:29 .selected_editor
-rw-r--r-- 1 test test    0 Nov  9 01:05 .sudo_as_admin_successful

Здесь командой cd /tmp мы перешли в директорию /tmp, и, находясь в ней, выполнили команду lshome, которая вывела список файлов директории /home/test. При этом в синониме мы ссылаемся на переменную $HOME, в которой содержится путь к домашней директории текущего пользователя.

Алиасы задаются в файле ~/.bash_aliases. Тильда (~) означает домашнюю директорию пользователя. В нашем случае /home/test. Также можно задать их в файле ~/.bashrc. Здесь нужно сказать пару слов об этих файлах.

При запуске bash в качестве оболочки, сначала выполняется файлы (в случае их наличия), в которых могут быть заданы различные настройки профиля и выполнены различные действия в процессе входа до появления командной строки: сначала выполняется файл /etc/profile, далее bash последовательно ищет и выполняет первый из найденных файлов в следующем порядке: ~/.bash_profile, ~/.bash_login, ~/.profile. Из указанных файлов могут вызываться и другие.

Так, например, из файла ~./profile вызывается файл ~/.bashrc, из которого, в свою очередь, в числе прочих, вызывается файл .bash_aliases при его наличии. А файл /etc/profile выполняет также все файлы .sh, находящиеся в директории etc/profile.d.

В bash существуют внутренние команды, их список можно получить командой help. Помощь по конкретной внутренней команде можно получить с помощью команды help <имя_команды>, например:

test@osboxes:~$ help pwd
pwd: pwd [-LP]
    Print the name of the current working directory.

    Options:
      -L        print the value of $PWD if it names the current working
                directory
      -P        print the physical directory, without any symbolic links

    By default, `pwd' behaves as if `-L' were specified.

    Exit Status:
    Returns 0 unless an invalid option is given or the current directory
    cannot be read.

Некоторые внутренние команды bash дублированы в виде исполняемых файлов. Это сделано, чтобы скрипты можно было корректно выполнять в оболочках, в которых не реализованы эти команды. Например, существует исполняемый файл /usr/bin/echo, который реализует функционал внутренней команды echo. Команда help echo выведет справку по внутренней команде, а команда /usr/bin/echo –help выведет справку для соответствующего исполняемого файла. Вывод справки для этих команд отличается, но в целом они реализуют идентичный функционал.

Таким образом, если в оболочке не реализована внутренняя команда echo, скрипт, содержащий вызов echo, сможет успешно выполниться, т.к. для обработки вызова будет использован исполняемый файл /usr/bin/echo. Для поиска выполненных ранее команд можно использовать клавиши «Вверх» и «Вниз», команды из истории можно редактировать и повторно выполнять. В конце статьи приведен список полезных команд.

Если данный материал интересен, то в продолжении статьи я расскажу про скрипты и их параметры, права доступа к файлам, операторы условного выполнения, выбора и циклы, функции и планировщик заданий.