3.3 Lektion 1

Zertifikat:

Linux Essentials

Version:

1.6

Thema:

3 Die Macht der Befehlszeile

Lernziel:

3.3 Von Befehlen zum Skript

Lektion:

1 von 2

Einführung

Wir haben bisher gelernt, Befehle von der Shell aus auszuführen, aber wir können auch Befehle in eine Datei schreiben und diese dann ausführbar machen. Wenn die Datei ausgeführt wird, werden diese Befehle nacheinander ausgeführt. Diese ausführbaren Dateien heißen Skripte und sind ein unerlässliches Werkzeug für jeden Linux-Systemadministrator. Im Grunde können wir Bash sowohl als Programmiersprache wie auch als Shell betrachten.

Ausgabe anzeigen

Beginnen wir mit einem Befehl, den Sie vielleicht schon in früheren Lektionen gesehen haben: echo gibt ein Argument in die Standardausgabe aus.

$ echo "Hello World!"
Hello World!

Nun nutzen wir die Dateiumleitung, um diesen Befehl in eine neue Datei namens new_script zu schreiben.

$ echo 'echo "Hello World!"' > new_script
$ cat new_script
echo "Hello World!"

Die Datei new_script enthält nun den gleichen Befehl wie zuvor.

Ein Skript ausführbar machen

Gehen wir die notwendigen Schritte durch, damit diese Datei das tut, was wir erwarten. Der erste Gedanke eines Benutzers könnte sein, einfach den Namen des Skripts einzugeben, so wie er den Namen anderer Befehle eingibt:

$ new_script
/bin/bash: new_script: command not found

Wir wissen, dass new_script an unserem aktuellen Standort existiert, aber beachten Sie, dass die Fehlermeldung uns nicht sagt, dass die Datei nicht existiert — sie sagt uns, der Befehl existiert nicht.

Befehle und `PATH`

Wenn wir beispielsweise den Befehl ls in die Shell eingeben, führen wir eine Datei namens ls aus, die in unserem Dateisystem existiert. Sie können dies mit which zeigen:

$ which ls
/bin/ls

Es würde schnell lästig werden, jedes Mal den absoluten Pfad von ls einzugeben, wenn wir den Inhalt eines Verzeichnisses betrachten wollen; darum hat Bash eine Umgebungsvariable (environment variable), die alle Verzeichnisse enthält, in denen wir die ausführbaren Befehle finden. Schauen Sie sich den Inhalt dieser Variable mit echo an:

$ echo $PATH
/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/usr/sbin:/usr/bin:/sbin:/bin:/usr/games:/usr/local/games:/snap/bin

An jedem dieser Orte, durch Doppelpunkte (:) getrennt, erwartet die Shell Befehle zu finden. Sie werden dort /bin sehen, aber es dürfte sicher sein, dass unser aktueller Standort nicht aufgeführt ist. Die Shell wird in jedem dieser Verzeichnisse nach new_script suchen, aber sie wird es nicht finden und daher den oben genannten Fehler anzeigen.

Es gibt drei Lösungen für dieses Problem: Wir können new_script in eines der PATH-Verzeichnisse verschieben, wir können unser aktuelles Verzeichnis zu PATH hinzufügen, oder wir ändern die Art und Weise, wie wir das Skript aufrufen. Die letzte Lösung ist die einfachste, denn sie verlangt lediglich, dass wir den aktuellen Standort angeben, wenn wir das Skript mit einem Punktstrich (./) aufrufen.

$ ./new_script
/bin/bash: ./new_script: Permission denied

Die Fehlermeldung hat sich geändert, was darauf hindeutet, dass wir einige Fortschritte gemacht haben.

Ausführungsrechte

Die erste Untersuchung, die ein Benutzer in diesem Fall durchführen sollte, ist die Verwendung von ls -l, um sich die Datei anzusehen:

$ ls -l new_script
-rw-rw-r-- 1 user user 20 Apr 30 12:12 new_script

Wir sehen, dass die Berechtigungen für diese Datei standardmäßig auf 664 gesetzt sind. Wir haben für diese Datei noch keine Ausführungsrechte gesetzt.

$ chmod +x new_script
$ ls -l new_script
-rwxrwxr-x 1 user user 20 Apr 30 12:12 new_script

Dieser Befehl hat allen Benutzern Ausführungsrechte gewährt. Beachten Sie, dass dies ein Sicherheitsrisiko darstellen könnte, aber im Moment ist dies eine akzeptable Berechtigungsstufe.

$ ./new_script
Hello World!

Wir sind nun in der Lage, unser Skript auszuführen.

Definition des Interpreters

Wie wir gezeigt haben, konnten wir einfach Text in eine Datei schreiben, die Datei ausführbar machen und ausführen. new_script ist funktional immer noch eine normale Textdatei, aber wir haben es geschafft, sie von Bash interpretieren zu lassen. Aber was ist, wenn sie in Perl oder Python geschrieben ist?

Es ist sehr empfehlenswert, den Typ des Interpreters anzugeben, den wir in der ersten Zeile eines Skripts verwenden möchten. Diese Zeile wird Bang Line oder häufiger Shebang genannt und zeigt dem System an, wie diese Datei ausgeführt werden soll. Da wir Bash lernen, werden wir den absoluten Pfad zu unserer ausführbaren Bash-Datei verwenden, wiederum mit which:

$ which bash
/bin/bash

Unser Shebang beginnt mit einem Hashzeichen und einem Ausrufezeichen, gefolgt vom absoluten Pfad oben. Öffnen wir new_script in einem Texteditor und fügen den Shebang ein. Nutzen wir die Gelegenheit, einen Kommentar in unser Skript einzufügen, Kommentare werden vom Interpreten ignoriert und für andere Benutzer geschrieben, die Ihr Skript verstehen wollen.

#!/bin/bash

# This is our first comment. It is also good practice to document all scripts.

echo "Hello World!"

Wir werden noch eine weitere Änderung am Dateinamen vornehmen: Wir speichern diese Datei als new_script.sh. Das Dateisuffix .sh ändert die Ausführung der Datei in keiner Weise, es ist eine Konvention, dass Bash-Skripte mit .sh oder .bash gekennzeichnet werden, um sie leichter zu identifizieren, so wie Python-Skripte normalerweise mit dem Suffix .py identifiziert werden.

Häufig genutzte Texteditoren

Linux-Anwender müssen oft in einer Umgebung arbeiten, in der grafische Texteditoren nicht zur Verfügung stehen, weshalb es dringend empfohlen wird, sich zumindest mit der Bearbeitung von Textdateien über die Befehlszeile vertraut zu machen. Zwei der gängigsten Texteditoren sind vi und nano.

vi

vi ist ein ehrwürdiger Texteditor und wird standardmäßig auf fast jedem Linux-System installiert. Von vi gibt es einen Klon namens vi IMproved oder vim, der einige Funktionen hinzufügt, aber die Oberfläche von vi beibehält. Während die Arbeit mit vi für einen neuen Benutzer entmutigend ist, ist der Editor verbreitet und beliebt bei Benutzern, die seine vielen Funktionen kennen.

Der wichtigste Unterschied zwischen vi und Anwendungen wie Notepad besteht darin, dass vi drei verschiedene Modi hat: Beim Start werden die Tasten H, J, K und L zum Navigieren und nicht zum Tippen verwendet. I können Sie in diesem Navigationsmodus drücken, um in den Einfügemodus zu gelangen. Darin können Sie normal tippen. Um den Einfügemodus zu verlassen, drücken Sie Esc, um zum Navigationsmodus zurückzukehren. Im Navigationsmodus können Sie : drücken, um in den Befehlsmodus zu gelangen. In diesem Modus können Sie speichern, löschen, beenden oder Optionen ändern.

Während vi eine Lernkurve hat, erlauben die verschiedenen Modi mit der Zeit einem versierten Benutzer, effizienter zu werden als mit anderen Editoren.

nano

nano ist ein neueres Werkzeug, das einfacher zu bedienen ist als vi. nano hat keine unterschiedlichen Modi; ein Benutzer kann beim Start mit der Eingabe beginnen und verwendet Strg, um auf die am unteren Bildschirmrand gedruckten Werkzeuge zuzugreifen.

                         [ Welcome to nano.  For basic help, type Ctrl+G. ]
^G Get Help   ^O Write Out  ^W Where Is   ^K Cut Text   ^J Justify    ^C Cur Pos    M-U Undo
^X Exit       ^R Read File  ^\ Replace    ^U Uncut Text ^T To Spell   ^_ Go To Line M-E Redo

Texteditoren sind eine Frage der persönlichen Präferenz. Der Editor, den Sie verwenden, wird keinen Einfluss auf diese Lektion haben, aber sich in Zukunft mit einem oder mehreren Texteditoren vertraut zu machen, wird sich auszahlen.

Variablen

Variablen sind ein wichtiger Bestandteil jeder Programmiersprache, und Bash ist da nicht anders. Wenn Sie eine neue Sitzung vom Terminal aus starten, setzt die Shell bereits einige Variablen, wie z.B. die Variable PATH. Man nennt sie Umgebungsvariablen (environment variables), da sie in der Regel Eigenschaften unserer Shell-Umgebung definieren. Sie können Umgebungsvariablen ändern und hinzufügen, aber vorerst konzentrieren wir uns auf das Setzen von Variablen in unserem Skript.

Wir werden unser Skript wie folgt verändern:

#!/bin/bash

# This is our first comment. It is also good practice to comment all scripts.

username=Carol

echo "Hello $username!"

In diesem Fall haben wir eine Variable namens username erstellt und haben ihr den Wert Carol zugewiesen. Beachten Sie, dass zwischen dem Variablennamen, dem Gleichheitszeichen und dem zugewiesenen Wert keine Leerzeichen stehen.

In der nächsten Zeile haben wir den Befehl echo mit der Variablen verwendet, aber vor dem Variablennamen steht ein Dollarzeichen ($), was wichtig ist, da es der Shell anzeigt, dass wir username als Variable und nicht nur als normales Wort behandeln wollen. Indem wir username in unseren Befehl eingeben, geben wir an, dass wir eine Substitution durchführen wollen, indem wir den Namen einer Variablen durch den dieser Variablen zugeordneten Wert ersetzen.

Wenn wir das neue Skript ausführen, erhalten wir diese Ausgabe:

$ ./new_script.sh
Hello Carol!

Variablen dürfen nur alphanumerische Zeichen oder Unterstriche enthalten und sind case-sensitiv. username und Username werden als unterschiedliche Variablen behandelt.
Die Variablenersetzung kann auch das Format ${username} haben, mit dem Zusatz des { }. Dies ist ebenfalls akzeptabel.
Variablen in Bash haben einen impliziten Typ und werden als Zeichenketten betrachtet, was bedeutet, dass die Ausführung mathematischer Funktionen in Bash komplizierter ist als in anderen Programmiersprachen wie etwa C/C++:

#!/bin/bash

# This is our first comment. It is also good practice to comment all scripts.

username=Carol
x=2
y=4
z=$x+$y
echo "Hello $username!"
echo "$x + $y"
echo "$z"

$ ./new_script.sh
Hello Carol!
2 + 4
2+4

Verwendung von Anführungszeichen bei Variablen

Nehmen wir die folgende Änderung am Wert unserer Variable username vor:

#!/bin/bash

# This is our first comment. It is also good practice to comment all scripts.

username=Carol Smith

echo "Hello $username!"

Die Ausführung dieses Skripts führt zu einem Fehler:

$ ./new_script.sh
./new_script.sh: line 5: Smith: command not found
Hello !

Beachten Sie, dass Bash ein Interpreter ist, und als solcher interpretiert es unser Skript Zeile für Zeile. In diesem Fall interpretiert es username=Carol korrekt, um eine Variable username mit dem Wert Carol zu setzen. Aber dann interpretiert es das Leerzeichen als Ende dieser Zuordnung und Smith als den Namen eines Befehls. Um auch das Leerzeichen und den Namen Smith als Wert unserer Variable hinzuzufügen, setzen wir doppelte Anführungszeichen (") um den Namen.

#!/bin/bash

# This is our first comment. It is also good practice to comment all scripts.

username="Carol Smith"

echo "Hello $username!"

$ ./new_script.sh
Hello Carol Smith!

Eine wichtige Sache, die in Bash zu beachten ist: Doppelte und einfache Anführungszeichen (') verhalten sich sehr unterschiedlich. Doppelte Anführungszeichen gelten als “schwach”, weil sie es dem Interpreter ermöglichen, eine Ersetzung innerhalb der Anführungszeichen durchzuführen. Einfache Anführungszeichen gelten als “stark”, weil sie jede Ersetzung verhindern:

#!/bin/bash

# This is our first comment. It is also good practice to comment all scripts.

username="Carol Smith"

echo "Hello $username!"
echo 'Hello $username!'

$ ./new_script.sh
Hello Carol Smith!
Hello $username!

Im zweiten Befehl echo wurde verhindert, dass der Interpreter $username durch Carol Smith ersetzt, so dass die Ausgabe wörtlich genommen wird.

Argumente

Sie sind bereits mit der Verwendung von Argumenten in den Linux-Kerndienstprogrammen vertraut, z.B. enthält rm testfile sowohl die ausführbare Datei rm als auch ein Argument testfile. Argumente können bei der Ausführung an das Skript übergeben werden und ändern das Verhalten des Skripts. Sie sind einfach zu implementieren.

#!/bin/bash

# This is our first comment. It is also good practice to comment all scripts.

username=$1

echo "Hello $username!"

Anstatt username direkt im Skript einen Wert zuzuweisen, weisen wir ihm den Wert einer neuen Variablen $1 zu. Diese verweist auf den Wert des ersten Arguments.

$ ./new_script.sh Carol
Hello Carol!

Die ersten neun Argumente werden auf diese Weise behandelt. Es gibt Möglichkeiten, mehr als neun Argumente zu verarbeiten, aber das liegt außerhalb des Rahmens dieser Lektion. Wir werden ein Beispiel mit nur zwei Argumenten zeigen:

#!/bin/bash

# This is our first comment. It is also good practice to comment all scripts.

username1=$1
username2=$2
echo "Hello $username1 and $username2!"

$ ./new_script.sh Carol Dave
Hello Carol and Dave!

Bei der Verwendung von Argumenten gibt es eine wichtige Überlegung: Im obigen Beispiel gibt es zwei Argumente Carol und Dave, die jeweils $1 und $2 zugeordnet sind. Fehlt beispielsweise das zweite Argument, wirft die Shell keinen Fehler, der Wert von $2 ist einfach null oder gar nichts.

$ ./new_script.sh Carol
Hello Carol and !

In unserem Fall wäre es eine gute Idee, unserem Skript eine gewisse Logik beizufügen, damit verschiedene Bedingungen die Ausgabe beeinflussen. Wir beginnen mit der Einführung einer weiteren hilfreichen Variablen und gehen dann zur Erstellung von if-Anweisungen über.

Anzahl der Argumente zurückgeben

Während Variablen wie $1 und $2 den Wert von Positionsargumenten enthalten, enthält eine andere Variable $# die Anzahl der Argumente.

#!/bin/bash

# This is our first comment. It is also good practice to comment all scripts.

username=$1

echo "Hello $username!"
echo "Number of arguments: $#."

$ ./new_script.sh Carol Dave
Hello Carol!
Number of arguments: 2.

Bedingungslogik (Conditional Logic)

Bedingungslogik ist in der Programmierung ein weites Feld und wird in dieser Lektion nicht ausführlich behandelt. Wir konzentrieren uns auf die Syntax bedingter Anweisungen in Bash, die sich von den meisten anderen Programmiersprachen unterscheidet.

Beginnen wir mit einem einfachen Skript, das eine Begrüßung an einen einzelnen Benutzer ausgeben soll. Bei etwas anderem als einem Benutzer, soll es eine Fehlermeldung ausgeben.

Die Bedingung, die wir testen, ist die Anzahl der Benutzer, die in der Variablen $# enthalten ist. Wir würden gerne wissen, ob $# den Wert 1 hat.
Wenn die Bedingung wahr (true) ist, ist die Aktion, die wir ausführen, die Begrüßung des Benutzers.
Wenn die Bedingung falsch (false) ist, geben wir eine Fehlermeldung aus.

Nun, da die Logik klar ist, wenden wir uns der Syntax zu, die zur Implementierung dieser Logik erforderlich ist.

#!/bin/bash

# A simple script to greet a single user.

if [ $# -eq 1 ]
then
  username=$1

  echo "Hello $username!"
else
  echo "Please enter only one argument."
fi
echo "Number of arguments: $#."

Die Bedingungslogik liegt zwischen if und fi. Die zu testende Bedingung befindet sich zwischen eckigen Klammern [ ], und die Maßnahmen, die zu ergreifen sind, wenn die Bedingung wahr ist, werden nach then angezeigt. Beachten Sie die Leerzeichen zwischen den eckigen Klammern und der enthaltenen Logik. Das Weglassen dieser Leerzeichen führt zu Fehlern.

Dieses Skript gibt entweder unsere Begrüßung oder die Fehlermeldung aus. Aber es gibt immer die Zeile Number of arguments aus.

$ ./new_script.sh
Please enter only one argument.
Number of arguments: 0.
$ ./new_script.sh Carol
Hello Carol!
Number of arguments: 1.

Beachten Sie die if-Anweisung: Wir haben mit -eq einen numerischen Vergleich durchgeführt. In diesem Fall testen wir, ob der Wert von $# gleich eins ist. Die anderen Vergleiche, die wir durchführen können, sind:

-ne: Nicht gleich
-gt: Größer als
-ge: Größer oder gleich
-lt: Kleiner als
-le: Kleiner oder gleich

Geführte Übungen

Der Benutzer gibt Folgendes in seine Shell ein:

$ PATH=~/scripts
$ ls
Command 'ls' is available in '/bin/ls'
The command could not be located because '/bin' is not included in the PATH environment variable.
ls: command not found

Was hat der Benutzer gemacht?
Welcher Befehl kombiniert den aktuellen Wert von PATH mit dem neuen Verzeichnis ~/scripts?

Betrachten Sie das folgende Skript. Beachten Sie, dass es elif verwendet, um nach einer zweiten Bedingung zu suchen:

>  /!bin/bash

> fruit1 = Apples
> fruit2 = Oranges

  if [ $1 -lt $# ]
  then
    echo "This is like comparing $fruit1 and $fruit2!"
> elif [$1 -gt $2 ]
  then
>   echo '$fruit1 win!'
  else
>   echo "Fruit2 win!"
> done

Die mit einem > markierten Zeilen enthalten Fehler. Beheben Sie die Fehler.

Was wird in den folgenden Situationen ausgegeben?

$ ./guided1.sh 3 0

$ ./guided1.sh 2 4

$ ./guided1.sh 0 1

Offene Übungen

Schreiben Sie ein einfaches Skript, das überprüft, ob genau zwei Argumente übergeben werden. Wenn ja, drucken Sie die Argumente in umgekehrter Reihenfolge. Betrachten Sie dieses Beispiel (Hinweis: Ihr Code kann anders aussehen, sollte aber zur gleichen Ausgabe führen):
```
if [ $1 == $number ]
then
  echo "True!"
fi
```
Dieser Code ist korrekt, aber es handelt sich nicht um einen Zahlenvergleich. Verwenden Sie eine Internetsuche, um herauszufinden, worin sich dieser Code von der Verwendung von -eq unterscheidet.
Es gibt eine Umgebungsvariable, die das aktuelle Verzeichnis ausgibt. Verwenden Sie env, um den Namen dieser Variable zu ermitteln.
Schreiben Sie unter Verwendung dessen, was Sie in den Fragen 2 und 3 gelernt haben, ein kurzes Skript, das ein Argument akzeptiert. Wenn ein Argument übergeben wird, überprüfen Sie, ob dieses Argument mit dem Namen des aktuellen Verzeichnisses übereinstimmt. Wenn ja, drucken Sie ja. Andernfalls drucken Sie nein.

Zusammenfassung

In diesem Abschnitt haben Sie gelernt:

Wie man einfache Skripte erstellt und ausführt
Wie man einen Shebang verwendet, um einen Interpreter anzugeben
Wie man Variablen in Skripten setzt und verwendet
Wie man Argumente in Skripten behandelt
Wie man if-Anweisungen konstruiert
Wie man Zahlen mit numerischen Operatoren vergleicht

Befehle, die in den Übungen verwendet werden:

echo: Druckt eine Zeichenkette in die Standardausgabe.
env: Druckt alle Umgebungsvariablen in die Standardausgabe.
which: Gibt den absoluten Pfad eines Befehls aus.
chmod: Ändert die Berechtigungen einer Datei.

Spezielle Variablen, die in den Übungen verwendet werden:

$1, $2, … $9: Enthält Positionsargumente, die an das Skript übergeben werden.
$#: Enthält die Anzahl der an das Skript übergebenen Argumente.
$PATH: Enthält die Verzeichnisse mit ausführbaren Dateien, die vom System verwendet werden.

Operatoren, die in den Übungen eingesetzt werden:

-ne: Nicht gleich
-gt: Größer als
-ge: Größer oder gleich
-lt: Kleiner als
-le: Kleiner oder gleich

Lösungen zu den geführten Übungen

Der Benutzer gibt Folgendes in seine Shell ein:
```
$ PATH=~/scripts
$ ls
Command 'ls' is available in '/bin/ls'
The command could not be located because '/bin' is not included in the PATH environment variable.
ls: command not found
```
- Was hat der Benutzer gemacht?
  
  Der Benutzer hat den Inhalt von PATH mit dem Verzeichnis ~/scripts überschrieben. Der Befehl ls kann nicht mehr gefunden werden, da er nicht in PATH enthalten ist. Beachten Sie, dass diese Änderung nur die aktuelle Sitzung betrifft. Wenn Sie sich aus- und wieder einloggen, sind die Änderungen rückgängig gemacht.
- Welcher Befehl kombiniert den aktuellen Wert von PATH mit dem neuen Verzeichnis ~/scripts?
  
  PATH=$PATH:~/scripts