嵌入式开发之Linux操作系统的内核kernel与用户之间的绝缘层-Shell详解

什么是shell?Shell是一个命令解析器，是介于Linux操作系统的内核(kernel)与用户之间的一个绝缘层。shell脚本就是讲各类命令预先放入其中，方便一次性执行的一个程序文件，主要用于方便管理员进行设置或者管理。

序员的角度来看， Shell本身是一种用C语言编写的程序，从用户的角度来看，Shell是用户与linux操作系统沟通的桥梁。用户既可以输入命令执行，又可以利用 Shell脚本编程，完成更加复杂的操作。在Linux GUI日益完善的今天，在系统管理等领域，Shell编程仍然起着不可忽视的作用。深入地了解和熟练地掌握Shell编程，是每一个Linux用户的必修功课之一。

Linux的Shell种类众多，常见的有：Bourne Shell（/usr/bin/sh或/bin/sh）、Bourne Again Shell（/bin/bash）、C Shell（/usr/bin/csh）、K Shell（/usr/bin/ksh）、Shell for Root（/sbin/sh），等等。不同的Shell语言的语法有所不同，所以不能交换使用。每种Shell都有其特色之处，基本上，掌握其中任何一种就足够了。在本文中，我们关注的重点是Bash，也就是Bourne Again Shell，由于易用和免费，Bash在日常工作中被广泛使用；同时，Bash也是大多数Linux系统默认的Shell。在一般情况下，人们并不区分 Bourne Shell和Bourne Again Shell，所以，在下面的文字中，我们可以看到#!/bin/sh，它同样也可以改为#!/bin/bash。

利用vi等文本编辑器编写Shell脚本的格式是固定的，如下：

[cpp] view plain copy

1. #!/bin/sh   

2.   

3. #comments   

4.   

5. Your commands go here  

 首行中的符号#!告诉系统其后路径所指定的程序即是解释此脚本文件的Shell程序。如果首行没有这句话，在执行脚本文件的时候，将会出现错误。后续的部分就是主程序，Shell脚本像高级语言一样，也有变量赋值，也有控制语句。除第一行外，以#开头的行就是注释行，直到此行的结束。如果一行未完成，可以在行尾加上"，这个符号表明下一行与此行会合并为同一行。

编辑完毕，将脚本存盘为filename.sh，文件名后缀sh表明这是一个Bash脚本文件。执行脚本的时候，要先将脚本文件的属性改为可执行的：

chmod +x filename.sh

执行脚本的方法是：

./filename.sh

下面我们从经典的“hello world”入手，看一看最简单的Shell脚本的模样。

[cpp] view plain copy

1. #!/bin/sh   

2. #print hello world in the console window   

3. a = "hello world"   

4. echo $a   

Shell Script是一种弱类型语言，使用变量的时候无需首先声明其类型。新的变量会在本地数据区分配内存进行存储，这个变量归当前的Shell所有，任何子进程都不能访问本地变量。这些变量与环境变量不同，环境变量被存储在另一内存区，叫做用户环境区，这块内存中的变量可以被子进程访问。变量赋值的方式是：

variable_name = variable_value

如果对一个已经有值的变量赋值，新值将取代旧值。取值的时候要在变量名前加$，$variable_name可以在引号中使用，这一点和其他高级语言是明显不同的。如果出现混淆的情况，可以使用花括号来区分，例如：

echo "Hi, $as"

就不会输出“Hi, hello worlds”，而是输出“Hi，”。这是因为Shell把$as当成一个变量，而$as未被赋值，其值为空。正确的方法是：

echo "Hi, ${a}s"

单引号中的变量不会进行变量替换操作。

关于变量，还需要知道几个与其相关的Linux命令。

env用于显示用户环境区中的变量及其取值；set用于显示本地数据区和用户环境区中的变量及其取值；unset用于删除指定变量当前的取值，该值将被指定为NULL；export命令用于将本地数据区中的变量转移到用户环境区。

下面我们来看几个例子，结合这个例子，我们来讲述Shell Script的语法。 

shell程序设计

一、使用test 测试编写 unload  程序，达到文件卸载的功能。

主要考察的是判断语句的使用 test 

代码如下：

[cpp] view plain copy

1. #!/bin/bash  

2. #upload program to backup and remove files  

3. #syntax:unload directory  

4. #check arguments  

5. if [ $# -ne 1 ]  

6. then  

7.     echo "usage:$0<directory>"  

8.     exit  

9. fi  

10. #check for valid directory name  

11. if [ ! -d $1 ]  

12. then  

13.     echo "$1 is not a directory"  

14.     exit  

15. fi  

16.   

17. cd $1  

18. ls -a|cpio -o >/dev/null  

19. if [ $? -eq 0 ]  

20. then   

21.     rm -rf *  

22. else  

23.     echo "A problem has occured in creating backup"  

24.     echo "The directory will not be creased"  

25.     echo "Please check the backup device"  

26.     exit 3  

27. fi  

28. #end of unload  

1、修改文件属性为其添加可执行权限

[cpp] view plain copy

1. fs@ubuntu:~/qiang/shell$ chmod 777 shell1.sh  

2、查看test

[cpp] view plain copy

1. fs@ubuntu:~/qiang/shell$ ls tmp  

2. prog2.sh  prog5.sh  prog7.sh  sh2.sh  sh4.sh  sh6.sh  

3. prog3.sh  prog6.sh  sh1.sh    sh3.sh  sh5.sh  sh7.sh  

3、执行脚本文件

[cpp] view plain copy

1. fs@ubuntu:~/qiang/shell$ ./shell1.sh tmp 

2. 9 blocks  

4、结果：

[cpp] view plain copy

1. fs@ubuntu:~/qiang/shell$ ls tmp  

2. fs@ubuntu:~/qiang/shell$   

结果目录里没有文件

附：这里简单讲解一下cpio命令的使用

cpio [选项] > 文件名或者设备名 

cpio [选项] < 文件名或者设备名

[功能] 

cpio命令是通过重定向的方式将文件进行打包备份，还原恢复的工具，它可以解压以“.cpio”或者“.tar”结尾的文件。

[描述] 

选项说明：详细选项说明参看下表 

选项 含义 

-o 将文件拷贝打包成文件或者将文件输出到设备上。 

-i 将打包文件解压或者将设备上的备份还原到系统。 

-t 查看cpio打包的文件内容或者输出到设备上的文件内容。 

-v 显示打包过程中的文件名称。 

-d 在cpio还原文件的过程中，自动的建立相应的目录。 

-c 一种较新的存储方式。 

-B 让默认的Blocks可以增大到5120 bytes，默认Blocks为512 bytes，这样做的好处是可以加快存取速度。

注意， 

1)cpio恢复的路径，如果cpio在打包备份的时候用的是绝对路径，那么在恢复的时候会自动恢复到这些绝对路径下，同理，如果在打包备份用的是相对路径，还原时也将恢复到相对路径下。

2)cpio无法直接读取文件，它需要每个文件或者目录的完整路径名才能识别读取，而find命令的输出刚好做到了这点，因此，cpio命令一般和find命令配合使用。 

3)cpio恢复的时候不会自动覆盖同名文件。 

4)不会创建目录而是直接解压到当前文件夹。

二、编写脚本你查看当前目录下的文件属性（是普通文件还是目录）

考察的是for语句和判断语句if...else...

代码如下：

[cpp] view plain copy

1. #!/bin/bash  

2.   

3. for i in *  

4. do  

5.     if [ -f $i ]  

6.     then  

7.         echo "$i is a file"  

8.     else  

9.         if [ -d $i ]  

10.         then  

11.             echo "$i is a directory"  

12.         fi  

13.     fi  

14. done  

1、修改文件属性为其添加可执行权限

[cpp] view plain copy

1. fs@ubuntu:~/qiang/shell$ chmod 777 shell2.sh  

2、执行脚本文件

[cpp] view plain copy

1. fs@ubuntu:~/qiang/shell$ ./shell2.sh 

3、结果：

[cpp] view plain copy

1. fs@ubuntu:~/qiang/shell$ ./shell2.sh  

2. prog2.sh is a file  

3. prog3.sh is a file  

4. prog5.sh is a file  

5. prog6.sh is a file  

6. prog7.sh is a file  

7. sh1.sh is a file  

8. sh2.sh is a file  

9. sh3.sh is a file  

10. sh4.sh is a file  

11. sh5.sh is a file  

12. sh6.sh is a file  

13. sh7.sh is a file  

14. shell1.sh is a file  

15. shell2.sh is a file  

16. tmp is a directory  

17. fs@ubuntu:~/qiang/shell$   

三、Shell 函数使用实例

[cpp] view plain copy

1. #!/bin/bash  

2.   

3. check_user()  

4. {  

5.     usr=`who | grep $1 | wc -l`  

6.     if [ $usr -eq 0 ]  

7.     then  

8.         return 0  

9.     else  

10.         return 1  

11.     fi  

12. }  

13.   

14. while true  

15. do  

16.     echo "Input username:"  

17.     read username  

18.     check_user $username  

19.     if [ $? -eq 1 ]  

20.     then   

21.         echo "usr $username online"  

22.     else  

23.         echo "usr $username offline"  

24.     fi  

25. done  

输出结果：

附：

shell、控制台、终端的区别：

终端(terminal，或者叫物理终端）： 

是一种设备，不是一个程序，一般说的就是能提供命令行用户界面的设备，典型的是屏幕和键盘，或其他的一些物理终端。

虚拟终端： 

屏幕和键盘只是一个终端，可能不够用，又不想增加设备投入，就产生了虚拟终端。

gnome-terminal,urxvt，mlterm，xterm等等是一个程序，职责是模拟终端设备，和虚拟终端的区别表面上在于它以 GUI 形式的窗口出现，内部则是程序结构和系统控制结构有所不同，但本质上差不多。

控制台（console): 

显示系统消息的终端就叫控制台，Linux 默认所有虚拟终端都是控制台，都能显示系统消息。

shell：

shell是一个抽象概念，shell的一切操作都在计算机内部，负责处理人机交互，执行脚本等，是操作系统能正常运行的重要组成部分,bash，ash，zsh，tcsh等是shell这个抽象概念的一种具体的实现，都是一个程序，都能生成一个进程对象。