【Linux操作系统】探秘Linux奥秘：shell 编程的解密与实战

SarPro

发布于 2024-02-20 18:21:38

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发布于 2024-02-20 18:21:38

文章被收录于专栏：【计网】Cisco

🪐1 初识Linux OS

Linux是一种开源的Unix-like操作系统内核，它是基于POSIX和Unix的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。Linux内核最初是由芬兰程序员Linus Torvalds在1991年创建的，之后成为自由软件和开源社区的一个主要项目。以下是Linux操作系统的一些主要特点和组成部分：

内核（Kernel）： Linux内核是操作系统的核心，它管理系统资源，如处理器、内存、设备驱动程序等。Linus Torvalds最初编写了Linux内核，它是Linux操作系统的基础。
Shell（命令解释器）： Linux操作系统使用命令行界面（CLI），用户与系统交互通过Shell。用户可以通过输入命令执行各种任务，管理文件、进程、权限等。常见的Shell包括Bash（Bourne Again SHell）和Zsh。
文件系统： Linux支持多种文件系统，包括Ext4、XFS、Btrfs等。文件系统负责管理存储设备上的文件和目录，以及文件的权限、所有权等信息。
用户界面： 虽然Linux以CLI为主，但也支持图形用户界面（GUI）。常见的Linux桌面环境有GNOME、KDE、XFCE等，它们提供了直观的用户体验。
软件包管理系统： 大多数Linux发行版都有自己的软件包管理系统，用于安装、更新和删除软件。常见的包管理工具有APT（Debian/Ubuntu）、YUM（Red Hat/CentOS）、Pacman（Arch Linux）等。
网络功能： Linux具有强大的网络功能，支持各种网络协议和服务。它可以作为服务器运行各种网络服务，如Web服务器（Apache、Nginx）、邮件服务器（Postfix、Sendmail）、文件服务器（Samba）等。
多用户和多任务： Linux是一个多用户系统，多个用户可以同时访问同一台机器。它也是一个多任务系统，可以同时运行多个进程。
安全性： Linux以安全性而闻名，系统管理员可以设置用户权限、访问控制列表（ACLs）等来确保系统的安全性。
开源和自由： Linux是开源软件，其源代码可以被任何人查看、修改和分发。大多数Linux发行版是免费提供的，用户可以自由选择、使用和分发。
发行版（Distribution）： 由于Linux内核是开源的，不同的组织和社区创建了各种Linux发行版，例如Ubuntu、Debian、Fedora、CentOS、Arch Linux等。每个发行版都有自己的特点和包管理系统。

总体而言，Linux操作系统是一个强大、灵活且可定制的操作系统，广泛应用于服务器、嵌入式系统、超级计算机等各种领域。

🪐2 shell 编程的解密与实战

🌍1. 实验目的

掌握Linux中"三剑客"grep、sed、awk的使用方法；
掌握Bash shell脚本编程的基本规则，包括函数的定义与调用，以及控制结构的应用；
提升对Linux环境下文本处理和脚本编程的实际操作能力。

🌍2. 实验准备

获取 Linu x 镜像文件：下载适用于虚拟机的 Linux 镜像文件，比如 Ubuntu 21.04，从 Ubuntu 官方网站获取。
安装虚拟化软件：安装 VMware Workstation 或 Virtualbox，两者提供简便的虚拟机管理和配置。
创建 Linux 虚拟机：打开虚拟化软件，按照指引创建新虚拟机。设置内存为 2GB 或更多，其余选项选择默认值。加载下载好的 Linux 系统 ISO 镜像文件，启动虚拟机完成 Linux 系统安装。

🌍3. 实验内容

1. 试分别用grep、sed和awk实现：对某个脚本文件ifile（比如/etc/profile）进行如下操作：

（1）显示其中的所注释行（含#开始的行，或#号前全是白空格开始的行）；（2）显示去除了所有注释行的内容；（3）显示所有的（去掉注释和空行）有效行。

解：

1.创建脚本文件

首先需要在终端输入touch SYM.sh创建一个名为SYM脚本文件，创建成功后输入ls可以发现SYM.sh创建成功。

在终端输入vim SYM.sh编写一个简单的脚本程序如下：

在终端输入bash -x SYM.sh输出结果包括了注释行和非注释行，如下图

2.使用grep、sed和awk对脚本文件SYM.sh实现：

（1）显示其中的所注释行（含#开始的行，或#号前全是白空格开始的行）；

① grep：在终端输入命令grep '^ *#' SYM.sh，命令解释如下：

grep：命令行文本搜索工具。
^：表示匹配行的开头。
*：表示匹配0个或多个空格。
#：表示匹配#字符。
SYM.sh：要搜索的文件名。

运行结果为：

② sed：在终端输入命令sed -n '/^\s*#/p' SYM.sh，命令解释如下：

sed：流编辑器。
-n：表示只输出匹配的行。
/^\s*#/p：正则表达式，表示匹配以0个或多个空格开头，紧接着是#号的行，并将其打印出来。
SYM.sh：要搜索的文件名。

运行结果为：

③ awk：在终端输入命令awk '/^[[:space:]]*#/' SYM.sh，命令解释如下：

awk：文本处理工具。
/^[[:space:]]*#/：正则表达式，表示匹配以0个或多个空格开头，紧接着是#号的行。
SYM.sh：要搜索的文件名。

运行结果为：

（2）显示去除了所有注释行的内容；

① grep：在终端输入命令grep -v '^ *#' SYM.sh，命令解释如下：

grep：命令行文本搜索工具。
-v：表示显示不匹配的行，也就是去除匹配的行。
^：表示匹配行的开头。
*：表示匹配0个或多个空格。
#：表示匹配#字符。
SYM.sh：要搜索的文件名。

运行结果为：

② sed：在终端输入命令sed '/^\s*#/d' SYM.sh，命令解释如下：

sed：流编辑器。
/^\s*#/d：正则表达式，表示匹配0个以或多个空格开头，接着是#号的行，并将其删除。
SYM.sh：要搜索的文件名。

运行结果为：

③ awk：在终端输入命令awk '!/^[[:space:]]*#/' SYM.sh，命令解释如下：

awk：文本处理工具。
!/^[[:space:]]*#/：正则表达式，表示不匹配以0个或多个空格开头，紧接着是#号的行。
SYM.sh：要搜索的文件名。

运行结果为：

（3）显示所有的（去掉注释和空行）有效行。

① grep：在终端输入命令grep -v -E '^\s*($|#)' SYM.sh，命令解释如下：

grep：命令行文本搜索工具。
-v：表示显示不匹配的行，也就是去除匹配的行。
-E：表示使用扩展的正则表达式。
^\s*($|#)：正则表达式，表示匹配空行或以0个或多个空格开头，紧接着是#号的行，并将其删除。
SYM.sh：要搜索的文件名。

运行结果为：

② sed：在终端输入命令sed '/^[[:space:]]*#/d;/^$/d' SYM.sh，命令解释如下：

sed：流编辑器。
/^[[:space:]]*#/d：正则表达式，表示匹配以0个或多个空格开头，紧接着是#号的行，并将其删除。
/^$/d：表示匹配空行，并将其删除。
SYM.sh：要搜索的文件名。

运行结果为：

③ awk：在终端输入命令awk '!/^[[:space:]]*(#|$)/' SYM.sh，命令解释如下：

awk：文本处理工具。
!/^[[:space:]]*(#|$)/：正则表达式，表示不匹配空行或以0个或多个空格开头，紧接着是#号的行。
SYM.sh：要搜索的文件名。

运行结果为：

2. 设计一个shell程序计算n的阶乘。要求：

（1）从命令行接收参数n；（2）在程序开始后立即判断n的合法性，即是否有参数，若有，是否为正整数，若非法请给错误提示；（3）最后输出计算的结果。

解：

创建jiechengsh脚本，输入内容如下：

即：

#!/bin/bash
if [ $# -ne 1 ]; then
    echo "错误：缺少参数！"
    exit 1
fi
n=$1
if ! [[ $n =~ ^[0-9]+$ ]] || [ $n -lt 1 ]; then
    echo "错误：参数必须为正整数！"
    exit 1
fi
fact=1
for (( i=1; i<=$n; i++ )); do
    fact=$(( $fact * $i ))
done
echo "$n 的阶乘是 $fact"

错误测试运行结果为：

输入正整数结果如下：

3. 练习教材P308 “5. 控制结构”中的sh02.sh~sh06.sh

解：

（1）sh02.sh

运行结果为：

（2）sh03.sh

运行结果为：

（3）sh04.sh

运行结果为：

（4）sh05.sh

运行结果为：

（5）sh06.sh

运行结果为：

🌍4. 实验心得

掌握grep命令的高效应用： 通过本次实验，我深入了解了grep命令在Linux文本处理中的强大功能。能够熟练使用grep来查找指定模式的字符串，包括查找包含、不包含某个字符串的行，以及通过正则表达式匹配行。这使我在处理大规模文本数据时能够迅速定位所需信息，提高了工作效率。
熟练应用sed命令进行文本编辑： 通过实践，我掌握了sed命令的流式文本编辑特性，包括替换、删除、插入和追加等操作。能够利用sed对文件进行灵活处理，实现文本中的替换操作、删除指定行、以及去除特定字符。这为我在处理文本数据时提供了更多的选择和便利，增强了对文本内容的掌控能力。
精通awk命令进行文本分析与报告： 实验使我熟练运用awk命令进行文本分析，输出指定列以及利用内置变量进行更复杂的操作。这让我能够高效地处理结构化文本数据，通过awk命令快速提取所需信息。同时，我对如何在Linux环境下编写bash脚本有了全面的认识，包括基本规则、控制结构、变量定义、条件语句、循环语句和函数的使用，为我进行更复杂的脚本编程奠定了基础。