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深入Linux Shell脚本编程：循环与分支结构的高级应用
在Linux系统管理和自动化任务中，Shell脚本是一个非常强大的工具。Shell脚本不仅能够简化日常管理任务，还能通过复杂的逻辑控制和自动化流程来提升效率。本篇博客将深入探讨Shell脚本中的循环与分支结构的高级应用，帮助读者掌握这些关键技术，以便在实际工作中灵活运用。
一、循环结构详解
循环结构是Shell脚本中常用的控制结构之一，能够实现重复执行某段代码，直到满足特定条件为止。主要包括
for
循环和
while
循环。
1.
for
循环
for
循环用于遍历一组值，并对每个值执行一系列命令。其基本格式如下：
for 变量名 in 取值列表
do
命令序列
done
以下是一个示例，展示如何使用
for
循环批量添加用户：
#!/bin/bashULIST=$(cat /root/users.txt)forUNAMEin$ULISTdouseradd$UNAMEecho"123456"|passwd--stdin$UNAMEdone
上述脚本从
/root/users.txt
文件中读取用户名列表，然后为每个用户名创建用户，并设置初始密码。
1.1 应用示例：检查主机状态
另一个常见的
for
循环应用是批量检查主机状态。以下脚本读取IP地址列表，并使用
ping
命令检查每个主机的连通性：
#!/bin/bashHLIST=$(cat /root/ipadds.txt)forIPin$HLISTdoping-c3-i0.2-W3$IP&> /dev/null
if[$?-eq0];thenecho"Host $IP is up."elseecho"Host $IP is down."fidone
该脚本从
/root/ipadds.txt
文件中读取IP地址列表，并通过
ping
命令检查每个IP的连通性。如果主机在线，返回“Host $IP is up.”，否则返回“Host $IP is down.”。
2.
while
循环
while
循环用于重复执行某段代码，只要条件成立就继续执行。其基本格式如下：
while 条件测试操作
do
命令序列
done
以下是一个示例，展示如何使用
while
循环批量添加用户：
#!/bin/bashPREFIX="stu"i=1while[$i-le20]douseradd${PREFIX}$iecho"123456"|passwd--stdin${PREFIX}$i&> /dev/null
let i++
done
上述脚本创建20个以
stu
为前缀的用户，用户编号从1到20，并设置初始密码。
2.1 应用示例：猜价格游戏
以下是一个使用
while
循环的简单猜价格游戏脚本：
#!/bin/bashPRICE=$(expr$RANDOM % 1000)TIMES=0echo"商品实际价格为0-999之间，猜猜看是多少？"whiletruedoread-p"请输入你猜测的价格数目：" INT
let TIMES++
if[$INT-eq$PRICE];thenecho"恭喜你答对了，实际价格是 $PRICE"echo"你总共猜测了 $TIMES 次"exit0elif[$INT-gt$PRICE];thenecho"太高了！"elseecho"太低了！"fidone
该脚本生成一个0到999之间的随机数作为商品价格，并提示用户猜测价格。根据用户输入的价格，脚本会给出“太高了”或“太低了”的提示，直到用户猜中为止。
二、分支结构详解
分支结构用于根据不同的条件执行不同的命令。主要包括
if
语句和
case
语句。
1.
if
语句
if
语句用于根据条件测试的结果执行不同的命令序列。
if
语句有单分支结构、双分支结构和多分支结构三种形式。
1.1 单分支结构
单分支结构用于在条件成立时执行一段代码，其基本格式如下：
if 条件测试操作
then
命令序列
fi
例如，判断目录是否存在，如果不存在则创建目录：
#!/bin/bashMOUNT_DIR="/media/cdrom/"if[!-d$MOUNT_DIR]thenmkdir-p$MOUNT_DIRfi
1.2 双分支结构
双分支结构用于在条件成立时执行一段代码，而在条件不成立时执行另一段代码，其基本格式如下：
if 条件测试操作
then
命令序列1
else
命令序列2
fi
例如，判断主机是否存活，并显示检测结果：
#!/bin/bashping-c3-i0.2-W3$1&> /dev/null
if[$?-eq0]thenecho"Host $1 is up."elseecho"Host $1 is down."fi
1.3 多分支结构
多分支结构用于在多个条件之间进行选择，其基本格式如下：
if 条件测试操作1
then
命令序列1
elif 条件测试操作2
then
命令序列2
else
命令序列3
fi
例如，判断分数范围并分出优秀、合格和不合格三个档次：
#!/bin/bashread-p"请输入您的分数（0-100）：" GRADE
if[$GRADE-ge85]&&[$GRADE-le100];thenecho"$GRADE 分！优秀"elif[$GRADE-ge70]&&[$GRADE-le84];thenecho"$GRADE 分，合格"elseecho"$GRADE 分？不合格"fi
2.
case
语句
case
语句用于针对变量的不同取值分别执行不同的命令序列，其基本格式如下：
case 变量值 in
模式1)
命令序列1
;;
模式2)
命令序列2
;;
……
* )
默认命令序列
esac
例如，击键类型识别脚本，判断用户输入的字符是字母、数字还是其他字符：
#!/bin/bashread-p"请输入一个字符，并按Enter键确认：" KEY
case"$KEY"in[a-z]|[A-Z])echo"您输入的是 字母。";;[0-9])echo"您输入的是 数字。";;
*)echo"您输入的是 空格、功能键或其他控制字符。"esac
2.1 应用示例：编写系统服务脚本
以下是一个使用
case
语句编写的系统服务脚本，用于启动、停止和重启服务：
#!/bin/bash# chkconfig: - 90 10# description: Startup script for sleep Servercase"$1"in
start)echo"正在启动sleep服务 ... OK";;
stop)echo"正在停止sleep服务 ... OK";;
restart)$0 stop
$0 start
;;
*)echo"用法: $0 {start|stop|restart}"esac
三、综合应用案例
通过结合使用循环结构和分支结构，我们可以编写出功能强大且灵活的Shell脚本。以下是一个实际应用案例：监控服务器资源并发送告警邮件。
1. 需求描述
编写监控脚本
sysmon.sh
，在以下情况时告警：
- 磁盘占用率超过90%
- CPU使用率超过80%
- 内存使用率超过90%
脚本每半小时检查一次，并通过邮件发送告警。
2. 实现思路
- 使用
df、mpstat、free等命令提取各种监控指标 - 将各指标与正常值进行比较，保存异常情况
- 检查异常记录，若存在则发送告警邮件
- 设置
crontab任务，定期调用sysmon.sh脚本
3. 代码实现
以下是
sysmon.sh
脚本的具体实现：
#!/bin/bash# 获取当前的时间戳timestamp=$(date +"%Y-%m-%d %H:%M:%S")# 定义告警函数send_alert(){localmessage=$1echo"$message"| mail -s"System Monitor Alert" [email protected]
}# 检查磁盘占用率disk_usage=$(df / |grep / |awk'{ print $5 }'|sed's/%//g')if[$disk_usage-gt90];then
send_alert "[$timestamp] Disk usage is above 90%: ${disk_usage}%"fi# 检查CPU使用率cpu_usage=$(mpstat 11|grep"Average"|awk'{print 100 - $NF}')if[$(echo"$cpu_usage > 80"|bc)-ne0];then
send_alert "[$timestamp] CPU usage is above 80%: ${cpu_usage}%"fi# 检查内存使用率memory_usage=$(free|grep Mem |awk'{print $3/$2 * 100.0}')if[$(echo"$memory_usage > 90"|bc)-ne0];then
send_alert "[$timestamp] Memory usage is above 90%: $1.14MB%"fi
4. 设置定时任务
使用
crontab
设置每半小时执行一次
sysmon.sh
脚本：
*/30 * * * * /path/to/sysmon.sh
四、总结
Shell脚本中的循环结构和分支结构是实现自动化任务的关键工具。通过灵活运用这些工具，我们可以编写高效、可靠的脚本来处理复杂的任务。在实际应用中，结合系统的具体需求，编写适合的Shell脚本，可以极大地提高工作效率和系统稳定性。
👉 最后，愿大家都可以解决工作中和生活中遇到的难题，剑锋所指,所向披靡～
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