Advanced Bash-Scripting Guide

bash (от англ. Bourne again shell, каламбур «Born again» shell — «возрождённый» shell) — усовершенствованная и модернизированная вариация командной оболочки Bourne shell. Одна из наиболее популярных современных разновидностей командной оболочки UNIX. Особенно популярна в среде Linux, где она часто используется в качестве предустановленной командной оболочки.

Bash — это командный процессор, работающий, как правило, в интерактивном режиме в текстовом окне. Bash также может читать команды из файла, который называется скриптом (или сценарием). Как и все Unix-оболочки, он поддерживает автодополнение имён файлов и директорий, подстановку вывода результата команд, переменные, контроль за порядком выполнения, операторы ветвления и цикла. Ключевые слова, синтаксис и другие основные особенности языка были заимствованы из sh. Другие функции, например, история, были скопированы из csh и ksh. Bash в основном удовлетворяет стандарту POSIX, но с рядом расширений[2].

Название «bash» является акронимом от Bourne-again-shell («ещё-одна-командная-оболочка-Борна») и представляет собой игру слов: Bourne-shell — одна из популярных разновидностей командной оболочки для UNIX (sh), автором которой является Стивен Борн (1978), усовершенствована в 1987 году Брайаном Фоксом. Фамилия Bourne (Борн) перекликается с английским словом born, означающим «родившийся», отсюда: рождённая-вновь-командная оболочка.

В сентябре 2014 года в bash была обнаружена широко эксплуатируемая уязвимость Bashdoor.

Часть первая. Ввведение

Shell — это командная оболочка. Но это не просто промежуточное звено между пользователем и операционной системой, это ещё и мощный язык программирования. Программы на языке shell называют сценариями, или скриптами. Фактически, из скриптов доступен полный набор команд, утилит и программ Unix. Если этого недостаточно, то к вашим услугам внутренние команды shell — условные операторы, операторы циклов и пр., которые увеличивают мощь и гибкость сценариев. Shell-скрипты исключительно хороши при программировании задач администрирования системы и др., которые не требуют для своего создания полновесных языков программирования.

Зачем необходимо знание языка Shell?

Знание языка командной оболочки является залогом успешного решения задач администрирования системы. Даже если вы не предполагаете заниматься написанием своих сценариев. Во время загрузки Linux выполняется целый ряд сценариев из /etc/rc.d, которые настраивают конфигурацию операционной системы и запускают различные сервисы, поэтому очень важно четко понимать эти скрипты и иметь достаточно знаний, чтобы вносить в них какие либо изменения. Язык сценариев легок в изучении, в нем не так много специфических операторов и конструкций.

Синтаксис языка достаточно прост и прямолинеен, он очень напоминает команды, которые приходится вводить в командной строке. Короткие скрипты практически не нуждаются в отладке, и даже отладка больших скриптов отнимает весьма незначительное время. Shell-скрипты очень хорошо подходят для быстрого создания прототипов сложных приложений, даже не смотря на ограниченный набор языковых конструкций и определенную "медлительность". Такой метод позволяет детально проработать структуру будущего приложения, обнаружить возможные"ловушки" и лишь затем приступить к кодированию на C, C++, Java, или Perl.

Скрипты возвращают нас к классической философии Unix — "разделяй и властвуй" т.е. разделение сложного проекта на ряд простых подзадач. Многие считают такой подход наилучшим или, по меньшей мере, наиболее эстетичным способом решения возникающих проблем, нежели использование нового поколения языков — "всё-в-одном", таких как Perl. Для каких задач неприменимы скрипты:

• для ресурсоемких задач, особенно когда важна скорость исполнения (поиск, сортировка и т.п.)
• для задач, связанных с выполнением математических вычислений, особенно это касается вычислений с плавающей запятой, вычислений с повышенной точностью, комплексных чисел(для таких задач лучше использовать C++ или FORTRAN)
• для кросс-платформенного программирования (для этого лучше подходит язык C)
• для сложных приложений, когда структурирование является жизненной необходимостью(контроль за типами переменных, прототипами функций и т.п.)
• для целевых задач, от которых может зависеть успех предприятия
• когда во главу угла поставлена безопасность системы, когда необходимо обеспечить целостность системы и защитить её от вторжения, взлома и вандализма
• для проектов, содержащих компоненты, очень тесно взаимодействующие между собой
• для задач, выполняющих огромный объем работ с файлами
• для задач, работающих с многомерными массивами
• когда необходимо работать со структурами данных, такими как связанные списки или деревья
• когда необходимо предоставить графический интерфейс с пользователем (GUI)
• когда необходим прямой доступ к аппаратуре компьютера
• когда необходимо выполнять обмен через порты ввода-вывода или сокеты
• когда необходимо использовать внешние библиотеки
• для проприетарных, "закрытых" программ (скрипты представляют из себя исходные тексты программ, доступные для всеобщего обозрения)

Если выполняется хотя бы одно из вышеперечисленных условий, то вам лучше обратиться к более мощным скриптовым языкам программирования, например Perl, Tcl, Python, Ruby или к высокоуровневым компилирующим языкам — C, C++ или Java. Но даже в этом случае, создание прототипа приложения на языке shell может существенно облегчить разработку. Название BASH — это аббревиатура от "Bourne-Again Shell" и игра слов от, ставшего уже классикой,"Bourne Shell" Стефена Бурна (Stephen Bourne). В последние годы BASH достиг такой популярности,что стал стандартной командной оболочкой de facto для многих разновидностей Unix. Большинство принципов программирования на BASH одинаково хорошо применимы и в других командных оболочках, таких как Korn Shell (ksh), от которой Bash позаимствовал некоторые особенности, и CShell и его производных(Примечательно, что C Shell не рекомендуется к использованию из-за отдельных проблем, отмеченных Томом Кристиансеном (Tom Christiansen) в октябре 1993 года на Usenet post).

Далее, в тексте документа вы найдете большое количество примеров скриптов, иллюстрирующихвозможности shell. Все примеры -- работающие. Они были протестированы, причем некоторые из них могут пригодиться в повседневной работе. Уважаемый читатель может "поиграть" с рабочим кодом скриптов, сохраняя их в файлы, с именами scriptname.sh.

Не забудьте выдать этим файлам право на исполнение (chmod u+rx scriptname.sh), после чего сценарии можно будет запустить на исполнение и проверить результат их работы. Вам следует помнить, что описание некоторых примеров следует после исходного кода этого примера, поэтому, прежде чем запустить сценарий у себя — ознакомьтесь с его описанием. Скрипты были написаны автором книги, если не оговаривается иное.

Для начала о Sha-Bang

В простейшем случае, скрипт — это ни что иное, как простой список команд системы, записанный в файл. Создание скриптов поможет сохранить ваше время и силы, которые тратятся на ввод последовательности команд всякий раз, когда необходимо их выполнить.

Пример. cleanup: Сценарий очистки лог-файлов в /var/log

 # cleanup
 # Для работы сценария требуются права root.
 cd /var/log
 cat /dev/null > messages
 cat /dev/null > wtmp
 echo "Лог-файлы очищены."

Пример. cleanup: Расширенная версия предыдущего сценария.

#!/bin/bash
# cleanup, version 2
# Для работы сценария требуются права root.
LOG_DIR=/var/log
ROOT_UID=0 # Только пользователь с $UID 0 имеет привилегии root.
LINES=50 # Количество сохраняемых строк по-умолчанию.
E_XCD=66 # Невозможно сменить каталог?
E_NOTROOT=67 # Признак отсутствия root-привилегий.
 
if [ "$UID" -ne "$ROOT_UID" ]; then 
 echo "Для работы сценария требуются права root." 
exit $E_NOTROOT
fi
 
if [ -n "$1" ]; then 
# Проверка наличия аргумента командной строки
 lines=$1
else lines=$LINES # Значение по-умолчанию, если число не задано в командной строке
fi
 
# Stephane Chazelas предложил следующее,
#+ для проверки корректности аргумента, переданного из командной строки,
#+ правда это достаточно сложно для данного руководства.
#
# E_WRONGARGS=65 # Не числовой аргумент
#
# case "$1" in
# "" ) lines=50;;
# *[!0-9]*) echo "Usage: `basename $0` file-to-cleanup"; exit $E_WRONGARGS;;
# * ) lines=$1;;
# esac
#
#* Конец проверки корректности аргумента
 
cd $LOG_DIR
if [ `pwd` != "$LOG_DIR" ]; then 
# или if [ "$PWD" != "$LOG_DIR" ]
# не в /var/log?
 echo "Невозможно перейти в каталог $LOG_DIR." 
exit $E_XCD
fi # Проверка каталога перед очисткой лог-файлов.
# более эффективный вариант:
#
# cd /var/log || {
# echo "Невозможно перейти в требуемый каталог." >&2# exit $E_XCD;
# }
 
tail -$lines messages > mesg.temp # Сохранить последние строки в лог-файле.
mv mesg.temp messages
# cat /dev/null > messages
#* Необходимость этой команды отпала, поскольку очистка выполняется выше.
cat /dev/null > wtmp # команды ': > wtmp' и '> wtmp' имеют тот же эффект.
echo "Лог-файлы очищены."
exit 0# Возвращаемое значение 0
#+ указывает на успешное завершение работы сценария.

Если вы не желаете полностью вычищать системные логи, то выше представлена улучшенная версия предыдущего сценария. Здесь сохраняются последние несколько строк (по-умолчанию — 50). Если файл сценария начинается с последовательности #!, которая в мире Unix называется sha-bang, то это указывает системе какой интерпретатор следует использовать для исполнения сценария. Это двухбайтовая последовательность, или — специальный маркер, определяющий тип сценария, в данном случае — сценарий командной оболочки (см. man magic). Более точно, sha-bang определяет интерпретатор, который вызывается для исполнения сценария, это может быть командная оболочка(shell), иной интерпретатор или утилита:

#!/bin/bash
#!/usr/bin/perl
#!/usr/bin/tcl
#!/bin/sed -f
#!/usr/awk -f

Каждая, из приведенных выше сигнатур, приводит к вызову различных интерпретаторов, будь то /bin/sh — командный интерпретатор по-умолчанию (bash для Linux-систем), либо иной. При переносе сценариев с сигнатурой #!/bin/sh на другие Unix системы, где в качестве командного интерпретатора задан другой shell, вы можете лишиться некоторых особенностей, присущих bash. Поэтому такие сценарии должны быть POSIX совместимыми.
Обратите внимание на то, что сигнатура должна указывать правильный путь к интерпретатору, впротивном случае вы получите сообщение об ошибке -- как правило это "Command not found". Сигнатура #! может быть опущена, если вы не используете специфичных команд. Во втором примере(см. выше) использование сигнатуры #! обязательно, поскольку сценарий использует специфичную конструкцию присваивания значения переменной lines=50. Ещё раз замечу, что сигнатура #!/bin/sh вызывает командный интерпретатор по-умолчанию — /bin/bash в Linux-системах.
В данном руководстве приветствуется модульный подход к построению сценариев. Записывайте, собирайте свою коллекцию участков кода, который может вам встретиться. В конечном итоге вы соберете свою "библиотеку" подпрограмм, которые затем сможете использовать при написании своих сценариев. Например, следующий отрывок сценария проверяет количество аргументов в командной строке:

if [ $# -ne Number_of_expected_args ]; then 
 echo "Usage: `basename $0` whatever" 
 exit $WRONG_ARGS
fi

Запуск сценария

Запустить сценарий можно командой sh scriptname или bash scriptname. (Не рекомендуется запуск сценария командой sh < scriptname, поскольку это запрещает использование устройства стандартного ввода stdin в скрипте). Более удобный вариант — сделать файл скрипта исполняемым, командой chmod.
Это:

chmod 555 scriptname (выдача прав на чтение/исполнение любому пользователю в системе)

или

chmod +rx scriptname (выдача прав на чтение/исполнение любому пользователю в системе)

chmod u+rx scriptname (выдача прав на чтение/исполнение только "владельцу" скрипта)

После того, как вы сделаете файл сценария исполняемым, вы можете запустить его примерно такой командой ./scriptname. Если, при этом, текст сценария начинается с корректной сигнатуры ("sha-bang"), то для его исполнения будет вызван соответствующий интерпретатор.
И наконец, завершив отладку сценария, вы можете поместить его в каталог /usr/local/bin(естественно, что для этого вы должны обладать правами root), чтобы сделать его доступным для себя и других пользователей системы. После этого сценарий можно вызвать, просто напечатав название файла в командной строке и нажав клавишу [ENTER].

Упражнения

1) Системные администраторы часто создают скрипты для автоматизации своего труда. Подумайте, для выполнения каких задач могут быть написаны сценарии.
2) Напишите сценарий, который выводит дату, время, список зарегистрировавшихся пользователей, и uptime системы и сохраняет эту информацию в системном журнале.