Linux 入门（八）：Shell 脚本与定时任务

Linux 入门指南 · 第八章：把重复操作整理为可读、可检查的脚本。

Shell 脚本把命令按顺序组织起来，再用变量、条件和循环处理不同输入。入门时先掌握两件事：参数如何传入，失败如何被发现。 能在终端中运行的一串命令，还需要补上环境、路径和错误处理，才适合交给定时任务。

本章明确使用 Bash。/bin/sh 在许多系统中不是 Bash，不能假定它支持相同语法。

一、脚本由哪个解释器执行

一个 Bash 脚本通常以解释器声明开头：

#!/usr/bin/env bash
printf 'hello linux\n'

把内容保存为 hello.sh 后，可以显式选择解释器：

bash hello.sh

也可以增加执行权限后直接运行：

chmod u+x hello.sh
./hello.sh

#!/usr/bin/env bash 通过 PATH 查找 Bash，适合常见交互环境；固定系统任务也可以在确认路径后使用 #!/bin/bash。

从其他系统拷贝脚本时，还要检查换行格式。Windows 风格的 CRLF 可能让解释器路径出现额外的回车字符，表现为 bad interpreter 或 bash\r 等错误。

二、变量、参数与引号

赋值与读取

project_name='demo'
project_dir="$HOME/projects/$project_name"
printf '%s\n' "$project_dir"

赋值号两侧不加空格。变量名后的字符可能产生歧义时，用花括号界定：

printf '%s\n' "${project_name}_backup"

普通变量属于当前 Shell；需要由之后启动的程序继承时，使用 export。

单引号与双引号

message='hello linux'
printf '%s\n' '$message'
printf '%s\n' "$message"

输出分别是字面文本 $message 和变量内容 hello linux。处理路径和来自参数的内容时，通常使用 "$变量"。

脚本参数

例如，下面片段设置输出目录，但不会因为赋值就自动创建目录：

report_dir=${1:-"$HOME/linux-reports"}
printf '输出目录：%s\n' "$report_dir"

默认值是脚本的设计选择，应在说明中写清楚。涉及删除、覆盖或修改配置的参数，不应靠随意的默认路径来补齐。

三、退出状态与命令之间的关系

mkdir -p reports
result=$?
printf '创建目录的状态：%s\n' "$result"

$? 表示上一条命令的退出状态，应立即保存。多数命令以 0 表示成功，但非零状态的具体含义需要查命令约定。

例如，grep 的 1 表示没有匹配，2 通常表示发生错误。不能把“未匹配到日志”直接理解为“日志读取失败”。

&&、|| 与 ;

mkdir -p reports && printf '目录已就绪\n'

A && B || C 不是完整的条件分支替代：如果 A 成功而 B 失败，C 也会执行。复杂逻辑直接使用 if 更清楚。

管道中的失败

默认情况下，Bash 通常使用管道最后一个命令的状态作为整条管道的状态。若前面的命令失败，最后的命令仍可能成功。

set -o pipefail

启用后，只要管道中有失败，管道就会返回最右侧失败命令的状态。它改变的是状态传播，不会自动替你决定每种失败应该如何处理。

set -e 存在条件判断、逻辑列表和管道等例外，不能简单理解为“任何错误都立即退出”。入门脚本优先明确处理关键步骤，而不是仅加一行选项就认为错误处理完整。

四、条件、循环与函数

if：按结果分支

以下是独立的 Bash 语法示例：

target="$HOME/notes.txt"

if [[ -f "$target" && -r "$target" ]]; then
    head -n 10 -- "$target"
else
    printf '目标不是可读的普通文件：%s\n' "$target" >&2
fi

[[ ... ]] 是 Bash 语法。条件判断之后，目标仍可能被其他进程改变，因此真正的读写命令也需要检查结果。

for：逐项处理

files=("notes.txt" "meeting notes.txt")

for file in "${files[@]}"; do
    printf '文件：%s\n' "$file"
done

Bash 数组能够保留带空格的文件名边界。遍历脚本参数时，使用：

for file in "$@"; do
    printf '%s\n' "$file"
done

不要使用 for file in $(ls) 来处理文件名，空格、换行和通配符都会让结果变得不可靠。

while：逐行读取文本

下面的片段要求当前目录已经有可读的 paths.txt：

while IFS= read -r line || [[ -n "$line" ]]; do
    printf '%s\n' "$line"
done < paths.txt

IFS= 保留行首尾空白，-r 避免把反斜杠当转义符，末尾条件用于处理最后一行没有换行符的情况。

这是逐行文本处理，不是对任意文件名都通用的序列化方式，因为文件名本身也可以包含换行符。

函数：组织重复逻辑

show_identity() {
    printf '当前用户：'
    whoami
}

show_identity

函数默认返回最后一条命令的状态；也可以使用 return 数字 明确返回。函数中的 local 可以限制变量作用域，减少变量互相覆盖。

五、完整示例：生成系统状态报告

下面的脚本读取系统信息，保存到指定目录中的一个新文件。它不修改系统配置；每次使用独立文件名，并保留失败时已收集的输出。

脚本依赖 Bash、GNU 常用工具以及 uptime、free 等 Linux 工具。保存为 system-report.sh：

#!/usr/bin/env bash

umask 077

if (( $# > 1 )); then
    printf '用法：%s [输出目录]\n' "$0" >&2
    exit 2
fi

report_dir=${1:-"$HOME/linux-reports"}

if ! mkdir -p -- "$report_dir"; then
    printf '无法创建输出目录：%s\n' "$report_dir" >&2
    exit 1
fi

if report_file=$(mktemp "$report_dir/report-XXXXXXXX"); then
    :
else
    printf '无法创建报告文件：%s\n' "$report_dir" >&2
    exit 1
fi

write_report() {
    printf '=== 采集时间 ===\n' || return
    date -Is || return
    printf '\n=== 内核 ===\n' || return
    uname -sr || return
    printf '\n=== 运行时间与负载 ===\n' || return
    uptime || return
    printf '\n=== 文件系统空间 ===\n' || return
    df -h || return
    printf '\n=== 内存 ===\n' || return
    free -h || return
}

if write_report > "$report_file" 2>&1; then
    printf '报告已保存：%s\n' "$report_file"
else
    printf '报告未完整生成，已有输出保存在：%s\n' "$report_file" >&2
    exit 1
fi

脚本中的关键设计：

按下面的方式检查语法并运行：

bash -n system-report.sh
bash system-report.sh "$HOME/linux-reports"

bash -n 只检查语法，不执行脚本，也不能证明命令存在、目录可写或业务结果正确。

这个脚本生成的是某一时刻的状态快照，不是完整监控系统。持续运行会积累报告，需要根据保存需求另行安排保留策略。

六、定时任务：使用用户 crontab

cron 在预定时间以指定用户身份执行命令。它需要对应服务已安装且运行；服务名和默认配置随发行版变化。

查看和编辑当前用户任务：

crontab -l
crontab -e

没有配置任务时，crontab -l 可能提示不存在。普通用户的任务使用自己的身份运行；sudo crontab -e 编辑的是 root 的任务，二者不能混为一谈。

时间字段

分  时  日  月  星期  命令

时间通常按 cron 守护进程的时区解释，一些实现支持额外的时区设置。先确认服务器时区和使用的实现，不能直接套用本机电脑时间。涉及夏令时的地区，还需了解任务在时间跳变时的行为。

“日”和“星期”都填写受限条件时，常见 cron 实现采用“任一匹配即可”的规则，不能一律当作同时满足。

给系统报告安排运行时间

假设脚本已经放到 /home/aron/.local/bin/system-report.sh，Bash 的路径为 /bin/bash，且 /home/aron/linux-reports 已经存在，用户 crontab 可以写成：

SHELL=/bin/sh
PATH=/usr/local/bin:/usr/bin:/bin

15 2 * * * /bin/bash /home/aron/.local/bin/system-report.sh /home/aron/linux-reports >> /home/aron/linux-reports/cron.log 2>&1

用户名、路径和时间需要按实际环境替换。示例显式用 Bash 执行脚本；cron 用什么 Shell 解析这一行，与脚本使用什么解释器是两个层面。

这是用户 crontab 格式。/etc/crontab 和常见 /etc/cron.d/ 文件通常还需要额外的用户名字段，不能原样混用。

为什么手动正常，定时运行却失败

crontab 命令中的 % 在常见实现中有特殊含义。日期格式等复杂内容放到脚本中，通常比直接写进定时表达式更清楚。

传统 cron 通常不会补跑关机期间错过的普通任务。需要补跑策略、依赖管理或更完整的状态查询时，可以考虑 systemd timer 等机制，并按对应文档确认语义。

七、脚本的可维护性

一个日常脚本，至少应让阅读者能确认输入、输出、执行身份、依赖与失败方式。路径优先使用参数或明确的配置，不把个人终端里的偶然状态当作默认前提。

对删除、覆盖和权限变更等操作，先限制目标范围，再保留日志。接收文件路径时使用引号；工具支持时可以用 -- 结束选项解析。不要把外部输入拼成代码再交给 eval 执行。

脚本的注释应解释用途、前提和关键选择。逐行重复命令字面含义，反而会让真正需要维护的信息难以查找。

八、命令与语法速查

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