操作系统学习笔记 · 第 28 课 · Shell 实战——自动化运维脚本

前几课，你学了一整套 shell 武器：变量、判断、循环、函数、管道、三剑客。但光会写还不够——一个能上生产的脚本，还得健壮（出错能处理）、能定时自动跑（cron）、好排错。这一课，我们把知识合起来，写一个真正能用的自动化运维脚本，并让它按时自动执行。这是第七阶段（Shell 与脚本编程）的收官课。

从"人工运维"到"自动运维"

想象你每天要做这些事：备份文件、检查磁盘和内存、清理旧备份、记日志。天天手动敲一遍，又累又容易忘。

自动化运维脚本就是解法：把这些事写成一个脚本，再用 cron 定时执行——到点它自己跑，你睡大觉。这一课，我们把这个流程完整走一遍。

28.1 综合脚本的结构

一句话理解：一个合格的运维脚本 = 头部（#!/bin/bash + set -euo pipefail）+ 配置区（路径/阈值）+ 核心逻辑 + 日志输出 + 退出码。

一个合格脚本，结构清晰、分块：

#!/bin/bash               # 1. 头部：指定解释器
set -euo pipefail         #    健壮开头

# ---- 配置区 ----
SRC="$HOME/Documents"     # 2. 配置：路径、阈值等，集中放前面，好改
BACKUP_DIR="$HOME/backups"

# ---- 核心逻辑 ----        # 3. 真正干活的地方
...

# ---- 日志输出 ----        # 4. 记录做了什么
...

exit 0                     # 5. 退出码

为什么配置要集中放前面？因为路径、阈值这些"以后会改"的东西，集中起来一眼就能改，不用满脚本找。

28.2 cron 定时任务

一句话理解：cron 是"定时器"，crontab -e 编辑，格式是 分 时 日 月 周 命令，到点自动跑。

写好了脚本，怎么让它"每天自动跑"？靠 cron。

编辑定时任务：crontab -e，加一行：

分 时 日 月 周 命令

五个时间字段，从"分"到"周"：

例子：

• 0 2 * * * /home/user/backup.sh：每天凌晨 2 点跑备份（* 表示"任意"）；
• */5 * * * * /path/check.sh：每 5 分钟一次（*/5 表示"每隔 5"）；
• 0 3 * * 1 /path/weekly.sh：每周一凌晨 3 点。

28.3 健壮性技巧

一句话理解：trap '清理动作' EXIT 让脚本退出前必做清理；set -u 防未定义变量；logger 把日志写进系统日志。

三个让脚本更皮实的技巧：

① trap——退出前必做清理：

trap 'echo "备份中断" >> "$LOG"' ERR   # 出错时记录
trap 'rm -f /tmp/tmpfile' EXIT         # 无论成功失败，退出前删临时文件

trap 监听某个"信号"或"退出"事件，触发时执行指定动作。这样脚本中途出错，也能清理临时文件、不留垃圾。

② set -u：上一课讲过，用未定义变量就报错，防拼写错误。

③ logger：把日志写进系统日志（而不是只写自己的文件）：

echo "⚠️ 磁盘使用 95%" | logger -t monitor

logger -t monitor 给这条日志打上 monitor 标签，写进系统日志，方便集中监控。

28.4 排错思路

脚本出问题了，按这个顺序排查：

一句话理解：先 bash -x script.sh 逐条看执行到哪出错，再看退出码和 stderr，最后检查权限、路径、环境变量。

1. bash -x script.sh：逐条打印每条命令（前面带 +），看执行到哪一步出错；
2. 看退出码和 stderr：echo $? 看退出码，stderr 的错误信息往往直接指出原因；
3. 检查权限、路径、环境变量：文件有可执行权限吗？路径对了吗？

cron 报错的经典坑：cron 运行环境不读 ~/.bashrc，PATH 极简。你在终端能跑的脚本，cron 里可能找不到命令。所以 cron 里的脚本要用绝对路径，或显式设置 PATH。

动手实验：备份 + 监控脚本

备份脚本：

#!/bin/bash
set -euo pipefail

# ---- 配置区 ----
SRC="$HOME/Documents"
BACKUP_DIR="$HOME/backups"
KEEP=7
LOG="$BACKUP_DIR/backup.log"

mkdir -p "$BACKUP_DIR"
trap 'echo "备份中断" >> "$LOG"' ERR

# ---- 备份 ----
stamp=$(date +%Y%m%d_%H%M%S)
tar -czf "$BACKUP_DIR/doc_$stamp.tar.gz" -C "$SRC" . >> "$LOG" 2>&1
echo "[$stamp] 备份完成" >> "$LOG"

# ---- 清理旧备份，只保留最近 KEEP 份 ----
ls -1t "$BACKUP_DIR"/doc_*.tar.gz | tail -n +$((KEEP+1)) | xargs -r rm -f

监控脚本（磁盘 + 内存水位）：

#!/bin/bash
set -uo pipefail
DISK_TH=90
MEM_TH=90

disk=$(df / | awk 'NR==2 {gsub("%","",$5); print $5}')
mem=$(free | awk 'NR==2 {printf "%.0f", $3/$2*100}')

[ "$disk" -gt "$DISK_TH" ] && echo "⚠️ 磁盘使用 ${disk}%" | logger -t monitor
[ "$mem" -gt "$MEM_TH" ] && echo "⚠️ 内存使用 ${mem}%" | logger -t monitor

配 cron：

crontab -e
# 加一行：
0 3 * * * /home/user/backup.sh

明天凌晨 3 点自动备份。观察 $LOG 和 logger 写入的系统日志。

读一遍监控脚本：df / 取磁盘，awk 'NR==2' 取第 2 行、gsub("%","",$5) 去掉第 5 列的百分号——得到磁盘使用率数字；free 同理算出内存使用率；超过阈值就 logger 告警。每一行都是前几课的知识拼起来的。

深入点：两个进阶话题

① cron 的环境陷阱

cron 不读 ~/.bashrc，PATH 极简。所以脚本里最好写绝对路径（如 /usr/bin/tar 而不是 tar），或显式 export PATH=...。

② 锁文件防重入

定时任务可能还没跑完又被触发（比如每 5 分钟一次，但某次跑了 10 分钟）。防止并发执行：

flock -n /tmp/backup.lock ./backup.sh

flock -n：拿到锁才执行，拿不到（说明上次还没跑完）就直接退出，避免两个实例同时跑、互相打架。

小结与思考题

这一课，我们把知识合成了一个真正的运维脚本：

• 脚本结构：头部 + 配置区 + 核心逻辑 + 日志 + 退出码；
• cron：分 时 日 月 周 命令，定时自动跑；
• 健壮性：trap 清理、set -u、logger 写系统日志；
• 排错：bash -x 逐条看 → 退出码/stderr → 权限/路径/环境。

留三个问题：

1. 一个健壮脚本的标准开头是什么？
2. cron 的时间格式怎么读？
3. 为什么 cron 里的脚本常要用绝对路径？

到这里，第七阶段（Shell 与脚本编程，25~28 课）收官。前面我们一直在"一台机器"里打转。但现代系统，几乎都是跑在云上、容器里的。你可能天天用 Docker，却未必想过：Docker 到底借用了 Linux 内核的哪些能力，才做到"秒级启动、互相隔离"？ 它和虚拟机有什么本质区别？下一课，我们进入第八阶段：虚拟化与容器，把 Docker 的"黑魔法"拆开看。