Shell 腳本編程：while 循環與 until 循環

循環結構簡介

循環語句是 Shell 腳本中用于重復執行一條或一組指令的重要工具，直到滿足特定條件時停止執行。Shell 腳本中常見的循環語句包括 while、until、for 和 select。本文將重點介紹 while 和 until 兩種循環結構，并通過豐富的示例展示其實際應用場景。

while 循環與 until 循環語法解析

while 循環語法

while 循環屬于“當型”循環結構，其基本語法格式為：

while <條件表達式>
do指令...
done

執行邏輯：

• 首先判斷條件表達式是否成立
• 如果成立，則執行循環體內的指令
• 每次執行到 done 時重新判斷條件表達式
• 直到條件不成立時退出循環

until 循環語法

until 循環屬于"直到型"循環結構，其基本語法格式為：

until <條件表達式>
do指令...
done

執行邏輯：

• 當條件表達式不成立時執行循環體
• 直到條件表達式成立時終止循環

基礎應用示例

示例1：豎向打印數字

while 實現方式：

#!/bin/bash
i=5
while ((i>0))  # 當i大于0時執行循環
doecho $i     # 打印當前i值((i--))     # i自減1
done

until 實現方式：

#!/bin/bash
i=5
until ((i==0))  # 直到i等于0時停止循環
doecho $i       # 打印當前i值((i--))       # i自減1
done

示例2：計算1-100的累加和

#!/bin/bash
i=1
sum=0
while ((i<=100))    # 當i小于等于100時執行循環
do((sum+=i))        # 累加i到sum變量# let sum=sum+i   # 另一種累加方式((i++))           # i自增1# let i++         # 另一種自增方式
done
echo "1+2+3+...+99+100=$sum"  # 輸出結果

示例3：計算5的階乘

#!/bin/bash
i=1
sum=1
while ((i<=5))    # 循環5次
do((sum*=i))      # 累乘計算階乘((i++))         # i自增1
done
echo "5的階乘為：$sum"  # 輸出結果

示例4：猴子吃桃問題

問題描述：

• 猴子第一天摘下若干個桃子，當即吃了一半，還不過癮，又多吃了一個
• 第二天早上又將第一天剩下的桃子吃掉一半，又多吃了一個
• 以后每天早上都吃了前一天剩下的一半零一個
• 到第10天早上想再吃時，發現只剩下一個桃子了

問：猴子第一天摘了多少個桃子？

while循環解法：

#!/bin/bash
# 當天桃子數量，第10天為1
today=1
# 前一天桃子數量
lastday=0
# 只需要迭代9次（從第10天倒推回第1天）
i=1
while ((i<=9))
do# 計算上一天桃子數量：today = (lastday/2) - 1 → lastday = (today+1)*2lastday=$[(today+1)*2]# 把上一天的數量當作今天的數量，繼續向前推算today=${lastday}((i++))
done
echo "猴子第一天摘的桃子數量是：$today。"

函數遞歸解法：

#!/bin/bash
function sum (){if [[ $1 = 1 ]];thenecho $1  # 第10天只剩1個桃子else# 遞歸計算：第n天的桃子數 = (第n+1天的桃子數 + 1) * 2echo $[ ($(sum $[$1 -1]) + 1)*2 ]fi
}
echo "猴子第一天摘的桃子數量是：$(sum 10)。"

示例5：猜數字游戲

#!/bin/bash
# 生成1-50的隨機數字
random_num=$[ RANDOM%50+1 ]
echo "${random_num}" >> /tmp/number  # 保存隨機數（用于調試）# 記錄猜測次數
i=0
while true  # 無限循環，直到猜對退出
doread -p "猜一猜系統產生的50以內隨機數是：" numif ((num>=1 && num<=50));then  # 驗證輸入有效性((i++))  # 增加猜測次數if [ $num -eq ${random_num} ];thenecho "恭喜你，第$i次猜對了！"rm -f /tmp/number  # 清理臨時文件exit  # 退出腳本elseecho -n "第$i次猜測，加油。"# 提供大小提示[ $num -gt ${random_num} ] && echo "太大了，往小猜。" || echo "太小了，往大猜。"fielseecho "請輸入一個介于1-50之間的數字。"fi 
done

腳本后臺運行與管理

后臺運行方法

在實際工作中，可能需要讓腳本在后臺持續運行：

1. 使用 & 符號：sh /server/scripts/while_01.sh &
2. 使用 nohup 命令：nohup /server/scripts/uptime.sh &
3. 使用 screen 會話：screen -S session_name 然后執行腳本

進程管理命令

• sh whilel.sh &：后臺運行腳本
• ctl+c：停止當前任務
• ctl+z：暫停當前任務
• bg：將任務放到后臺運行
• fg：將任務調到前臺運行
• jobs：查看當前任務
• kill：終止指定任務

并發控制示例

示例：讓所有CPU滿負荷工作

#!/bin/bash
# 獲取CPU核心數量
cpu_count=$(lscpu|grep '^CPU(s)'|awk '{print $2}')
i=1
while ((i<=${cpu_count}))
do{while :  # 無限循環do((1+1))  # 簡單計算消耗CPUdone} &  # 放到后臺運行((i++))
done

注意事項：

• { command1; command2; ... } & 可以將多個命令放到后臺運行
• {} 內部兩側需要有空格
• 最后一個命令后需要有分號

使用wait等待后臺任務完成

#!/bin/bash
> /tmp/sleep  # 清空文件
i=1
while [ $i -le 10 ]
do# 每個任務睡眠i秒后寫入文件( sleep $i && echo sleep $i >> /tmp/sleep )&((i++))
done
wait  # 等待所有后臺任務完成
cat /tmp/sleep  # 顯示結果

實戰應用

示例1：監控系統負載

#!/bin/bash
while true  # 無限循環
douptime    # 顯示系統負載sleep 2   # 休眠2秒
done

后臺運行并記錄日志：

#!/bin/bash
while true
douptime >> /tmp/loadaverage.log  # 追加到日志文件sleep 2
done# 后臺運行
bash while2.sh &

示例2：服務監控與自動重啟

while格式：

#!/bin/bash
while true
do # 檢查sshd服務是否活躍systemctl is-active sshd.service &>/dev/nullif [ $? -ne 0 ];then  # 如果服務不活躍systemctl restart sshd.service  &>/dev/null  # 重啟服務fisleep 5  # 每5秒檢查一次
done

until格式：

#!/bin/bash
until false  # 一直執行直到false（永遠不會發生）
do systemctl is-active sshd.service &>/dev/nullif [ $? -ne 0 ];then systemctl restart sshd.service  &>/dev/nullfisleep 5
done

示例3：網站可用性監控

#!/bin/bash# 參數檢查
if [ $# -ne 1 ];thenecho "Usage: $0 url"exit 1
fiurl="$1"while true
do# 使用curl檢查網站可用性if curl -o /dev/null -s --connect-timeout 5 $url;thenecho "$(date): $url is ok."  # 添加時間戳elseecho "$(date): $url is error."fisleep 3  # 每3秒檢查一次
done

示例4：簡易短信平臺模擬

#!/bin/bash# 初始化變量
money=0.5  # 默認金額
msg_file=/tmp/message  # 消息保存文件
> $msg_file  # 清空消息文件# 手機操作菜單
function print_menu () {cat << EOF
1. 查詢余額
2. 發送消息
3. 充值
4. 退出
EOF
}# 數字檢查函數
function check_digit () {expr $1 + 1 &> /dev/null && return 0 || return 1
}# 顯示余額函數
function check_money_all () {echo "余額為：$money 元。"
}# 檢查余額是否充足（每條短信0.15元）
function check_money () {# 將元轉換為分進行比較new_money=$(echo "$money*100"|bc|cut -d . -f1)if [ ${new_money} -lt 15 ];thenecho "余額不足，請充值。"return 1  # 余額不足elsereturn 0  # 余額充足fi
}# 充值函數
function chongzhi () {read -p "充值金額（單位：元）：" chongzhi_moneywhile truedocheck_digit $chongzhi_moneyif [ $? -eq 0 ] && [ ${chongzhi_money} -ge 1 ];thenmoney=$( echo "($money+${chongzhi_money})"|bc)  # 使用bc進行浮點計算echo "當前余額為：$money 元"return 0elseread -p "重新輸入充值金額（至少1元）：" chongzhi_money fidone
}# 發送消息函數
function send_msg () {check_money  # 檢查余額if [ $? -eq 0 ];then  # 余額充足read -p "請輸入消息內容：" messageecho "$(date): $message" >> ${msg_file}  # 保存消息帶時間戳# 計算新余額（每條消息0.15元）new_money=$(echo "scale=2;($money*100-15)" | bc |cut -d. -f1)if [ ${new_money} -ge 100 ];thenmoney=$(echo "scale=2;${new_money}/100" | bc )elsemoney=0$(echo "scale=2;${new_money}/100" | bc )fiecho "消息已發送，當前余額為：$money 元"fi
}# 主程序
while true
doprint_menuechoread -p "請輸入你的選擇：" choiceclearcase $choice in1)check_money_all;;2)send_msg;;3)chongzhi;;4)echo "感謝使用，再見！"exit;;*)echo "無效選擇，請從1、2、3、4中選擇。" ;;esacecho
done

while循環讀取文件的四種方式

以讀取 /etc/hosts 文件為例：

方式1：使用exec重定向

#!/bin/bash
exec < /etc/hosts  # 將文件重定向到標準輸入
while read line
doecho $line
done

方式2：使用管道

#!/bin/bash
cat /etc/hosts | while read line
doecho $line
done

方式3：使用輸入重定向

#!/bin/bash
while read line
doecho $line
done < /etc/hosts

方式4：設置IFS分隔符

#!/bin/bash
IFS=$'\n'  # 設置字段分隔符為換行符
for line in $(cat /etc/hosts)
doecho $line
done

實戰案例

案例1：防止DDoS攻擊 - Web日志分析

#!/bin/bash
logfile=$1  # 日志文件路徑參數while true
do# 提取IP并統計訪問次數awk '{print $1}' $logfile | grep -v "^$" | sort | uniq -c > /tmp/tmp.log# 處理統計結果exec < /tmp/tmp.logwhile read linedoip=$(echo $line | awk '{print $2}')  # 提取IPcount=$(echo $line | awk '{print $1}')  # 提取訪問次數# 如果訪問次數超過500且不在防火墻黑名單中if [ $count -gt 500 ] && [ $(iptables -L -n | grep "$ip" | wc -l) -lt 1 ];theniptables -I INPUT -s $ip -j DROP  # 封禁IPecho "$(date): $ip is dropped (PV: $count)" >> /tmp/droplist_$(date +%F).logfidonesleep 3600  # 每小時檢查一次
done

案例2：防止DDoS攻擊 - 網絡連接數監控

#!/bin/bash
while true
do# 統計ESTABLISHED狀態的連接并按IP分組ss -t | grep ESTAB | awk '{print $4}' | cut -d: -f1 | sort | uniq -c > /tmp/tmp.logexec < /tmp/tmp.logwhile read linedoip=$(echo $line | awk '{print $2}')count=$(echo $line | awk '{print $1}')# 如果單個IP連接數超過100且未被封禁if [ $count -gt 100 ] && [ $(iptables -L -n | grep "$ip" | wc -l) -lt 1 ];theniptables -I INPUT -s $ip -j DROPecho "$(date): $ip is dropped (連接數: $count)" >> /tmp/droplist_$(date +%F).logfidonesleep 10  # 每10秒檢查一次
done

總結

1. while循環特點：

   • 擅長執行守護進程和持續運行的應用
   • 適合處理頻率小于1分鐘的循環任務
   • 多數while循環可用for循環或cron定時任務替代

2. 各語句使用場景：

   • 條件表達式：簡短條件判斷（文件存在、字符串非空等）
   • if語句：不同值數量較少的條件判斷
   • for循環：常規循環處理的首選
   • while循環：守護進程、無限循環（需配合sleep控制頻率）
   • case語句：服務啟動腳本、固定規則字符串處理
   • select語句：菜單打印（較少使用，通常用here文檔替代）

3. 函數的作用：

   • 使代碼邏輯更加清晰
   • 減少重復代碼開發
   • 提高代碼可維護性