Shell-Programmierung/werkzeugkasten.tex

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\chapter{Nützliche Shell-Kommandos}\label{nuetzliche_shell-kommandos}
Durch die gezeigten Steuerungsmöglichkeiten stehen dem Shell-Pro\-grammie\-rer
Möglichkeiten offen, fast alle gängigen Algorithmen zu implementieren. Es ist
tatsächlich in der Shell möglich, Sortier- oder Suchfunktionen zu schreiben.
Leider kommt aber an dieser Stelle einer der bedeutendsten Nachteile der Shell
zum tragen: Die Geschwindigkeit.

In einem Shell-Skript wird für jedes externe Kommando\footnote{Externe
Kommandos sind solche, die nicht direkt in der Shell enthalten sind, für die
also eine eigene Datei aufgerufen wird.} ein eigener Prozeß gestartet. Das
kostet natürlich Zeit und Speicher.

Zeitkritische Anwendungen sind also kein Einsatzgebiet für Shell-Skripte. Die
schreibt man besser in Perl, oder noch besser in einer `compilierten' Sprache
wie C oder C++.

Es stehen jedoch an der Shell viele sehr nützliche externe Kommandos zur
Verfügung, die einem die Entwicklung entsprechender eigener Routinen ersparen.
Diese externen Kommandos sind zudem in anderen Sprachen geschrieben worden, so
daß sie schneller ablaufen als jedes Shell-Skript. Man kommt als
Shell-Programmierer nicht sinnvoll um den Einsatz dieser Programme herum.

In diesem Abschnitt sollen einige dieser Programme mit typischen
Einsatzmöglichkeiten vorgestellt werden. Eine vollständige Beschreibung wäre
(wenn überhaupt möglich) viel zu lang, um an dieser Stelle untergebracht zu
werden. Für ausführlichere Beschreibungen empfiehlt sich das Studium der
Man-Pages oder der Kauf eines entsprechenden Buches. Am besten macht man
natürlich beides. ;-)

Eine globale Beschreibung aller gängigen Kommandos würde den Rahmen dieses
Textes sprengen. Außerdem wäre es nicht leicht, das zu einer Aufgabe passende
Werkzeug zu finden. Die Werkzeuge nach Aufgaben zu sortieren fällt allerdings
auch nicht leicht. Die Entwickler der Kommandos versuchen, ihre Tools möglichst
universell einsetzbar zu halten, also gibt es keine 1:1-Beziehung zwischen
Problem und Lösung.

Um sowohl das Finden eines Werkzeugs zu einem gegebenen Problem als auch das
Finden einer Beschreibung zu einem gegebenen Werkzeug zu vereinfachen, und um
die oben beschriebene n:m-Beziehung abzubilden, werden hier also zunächst
typische Aufgaben beschrieben. Diese enthalten 'Links' zu den in Frage
kommenden Werkzeugen. Danach gibt es eine alphabetische Aufzählung der
wichtigsten Kommandos.

\section{Nägel...}\label{naegel}

\subsection{Ein- und Ausgabe}\label{ein_und_ausgabe}

Beinahe jedes Skript verwendet in irgendeiner Form die Ein- oder Ausgabe. Sei
es in interaktiver Art auf dem Terminal, oder im Hintergrund auf Dateien.
Einige grundlegende Kommandos in diesem Zusammenhang werden hier vorgestellt.

cat
echo
head
printf
read
tail


\subsection{Pfade und Dateien}\label{pfade_und_dateien}

Eine der Hautaufgaben von Shell-Skripten ist natürlich das Hantieren mit
Dateien. In diesem Abschnitt geht es allerdings nicht um den Umgang mit
Dateiinhalten, sondern vielmehr werden einige nützliche Tools im Umgang mit
Dateien an sich vorgestellt.

basename
dirname
touch


\subsection{Pipes manipulieren}\label{pipes_manipulieren}\index{Pipe|(textbf}

Das Konzept der Pipes (Röhren) wird bereits in dem Kapitel über Befehlsformen
(\ref{befehlsformen}) vorgestellt. Im wesentlichen besteht es darin, daß Daten
von einem Programm an ein anderes weitergeleitet werden. Auf diese Weise
entsteht eine sogenannte \textit{Pipeline}\index{Pipeline} aus mehreren
Kommandos.

Einige Kommandos sind für den Einsatz in einem solchen Konstrukt prädestiniert,
obwohl die meisten auch alleine eingesetzt werden können. Einige dieser
Tools sollen im Folgenden vorgestellt werden.

grep
sed
awk
sort
tee
wc
\index{Pipe|)}


\subsection{Prozeßmanagement}\label{prozessmanagement}

TODO!!

ps
pgrep
pkill
kill


\section{... und Hämmer}\label{haemmer}


\subsection{awk}

TODO!!


\subsection{basename}\label{basename}\index{basename=\texttt{basename}|(textbf}

Dem Tool \texttt{basename} wird als Parameter ein Pfad zu einer Datei
übergeben. Der in der Angabe enthaltene Pfad wird abgeschnitten, nur der Name
der eigentlichen Datei wird zurückgegeben.

\index{basename=\texttt{basename}|)}


\subsection{bc}

TODO!!!


\subsection{cat}\label{cat}\index{cat=\texttt{cat}|(textbf}

Auch \texttt{cat} ist ein oft unterbewertetes Tool. Seine Aufgabe besteht zwar
lediglich darin, etwas von der Standardeingabe oder aus einer Datei zu lesen,
und das dann auf der Standardausgabe wieder auszugeben. Allerdings leistet es
an vielen, teilweise sehr unterschiedlich gelagerten Aufgaben wertvolle
Dienste.

Durch Umlenklung der Ausgabe können Dateien erzeugt und erweitert werden. So
können mehrere Dateien per \texttt{cat datei1.txt datei2.txt > datei.txt}
verkettet werden.

Außerdem kann man mit einem Aufruf in der Art \texttt{cat datei.txt | kommando}
Daten an ein Programm übergeben, das nur von der Standardeingabe lesen kann
(Filter).

\texttt{cat} verfügt über eine Reige von Parametern, um die Ausgabe zu
formatieren, so können mit \texttt{-n} bzw. \texttt{-b} die Zeilen nummeriert
werden, oder mit \texttt{-s} mehrere Zeilen zu einer einzigen zusammengefaßt
werden.

\index{cat=\texttt{cat}|)}


\subsection{chpasswd}\label{script}\index{chpasswd=\texttt{chpasswd}|(textbf}

Mit diesem Kommando bietet sich dem Administrator des Systems die Möglichkeit,
scriptgesteuert die Paßwörter für neue Benutzer zu vergeben. Manuell ändert man
ein Paßwort mit dem Kommando \texttt{passwd}\index{passwd=\texttt{passwd}},
allerdings löscht (flusht) dieses Programm die Standard-Eingabe, bevor es das
neue Paßwort erwartet. Somit lassen sich Paßwörter mit \texttt{passwd} nur
interaktiv ändern\footnote{Es gibt auch einen anderen Weg: Man kann
\texttt{passwd} auch mittels \texttt{expect} fernsteuern. Allerdings ist diese
Methode weniger elegant.}.

Das Kommando wird in der Form

\texttt{echo }\textit{name}\texttt{:}\textit{pass}\texttt{ | chpasswd}

aufgerufen. Es ist auch möglich, dem Programm eine Datei mit vielen Name /
Paßwort-Kombinationen an die Standard-Eingabe zu übergeben:

\texttt{cat }\textit{passwoerter.txt}\texttt{ | chpasswd}

Allerdings sollte dabei aus Sicherheitsgründen darauf geachtet werden, daß
diese Datei nicht allgemein lesbar ist.

\index{chpasswd=\texttt{chpasswd}|)}
\subsection{dirname}\label{dirname}\index{dirname=\texttt{dirname}|(textbf}

Analog zu \texttt{basename} gibt \texttt{dirname} nur die Pfad-Komponente einer
angegebenen Datei zurück.

\index{dirname=\texttt{dirname}|)}


\subsection{echo}\label{echo}\index{echo=\texttt{echo}|(textbf}

Dies ist wohl der grundlegendste Befehl, der in einem Skript verwendet werden
kann. Er ist die Voraussetzung, um eines der wichtigsten Werkzeuge der
Kybernetik auch mittels eines Shell-Skriptes effizient umzusetzen: Hello World.
:-)

Die eigentliche Aufgabe dieses Befehls dürfte jedem bekannt sein, der sich bis
zu dieser Stelle durchgearbeitet hat. Allerdings wissen viele nicht, daß auch
der echo-Befehl über Parameter verfügt. Zumindest zwei davon erweisen sich in
der Praxis oft als sehr hilfreich:

\LTXtable{\textwidth}{tab_kommandos_echo_parameter.tex}

\index{echo=\texttt{echo}|)}


\subsection{expr}

TODO!!!


\subsection{grep}\label{grep}\index{grep=\texttt{grep}|(textbf}

Das Tool \texttt{grep} stammt aus dem Standard-Repertoire eines jeden
Systemadministrators. Mit seiner Hilfe kann in einer oder mehreren Dateien,
oder eben auch in einem Datenstrom nach dem Auftreten bestimmter regulärer
Ausdrücke (siehe \ref{mustererkennung}) gesucht werden.

TODO!!!

Die folgende Tabelle stellt einige der vielen Parameter vor:

\LTXtable{\textwidth}{tab_kommandos_grep_parameter.tex}

Im Zusammenhang mit grep stößt fast jeder Shell-Skripter früher oder später auf
das Problem, daß er irgendwas davon abhängig machen will, ob ein bestimmter
Prozeß läuft oder nicht. Im Normalfall wird er zuerst folgendes ausprobieren,
was aber oft (nicht immer) in die Hose gehen wird:

\texttt{ps aux | grep }\textit{prozessname}\texttt{ \&\& echo \dq}\textit{läuft
schon}\texttt{\dq}

Der Grund dafür ist, daß unter Umständen in der Ausgabe von \texttt{ps} auch
das \texttt{grep}-Kommando samt Parameter (\textit{prozessname}) aufgelistet
wird. So findet das \texttt{grep}-Kommando sich quasi selbst.

Abhilfe schafft das folgende Konstrukt:

\texttt{ps aux | grep \dq}\textit{[p]rozessname}\texttt{\dq~\&\& echo
\dq}\textit{läuft schon}\texttt{\dq}

Das p ist jetzt als eine Zeichenmenge (regulärer Ausdruck) angegeben worden.
Jetzt sucht \texttt{grep} also nach dem String \textit{prozessname}, in der
Ausgabe von \texttt{ps} erscheint das \texttt{grep}-Kommando allerdings mit
\textit{[p]rozessname} und wird somit ignoriert.

\index{grep=\texttt{grep}|)}


\subsection{head}\label{head}\index{head=\texttt{head}|(textbf}

\texttt{head} ist das Gegenstück zu \texttt{tail} (Siehe \ref{tail}). Hier
werden allerdings nicht die letzten Zeilen angezeigt, sondern die ersten.

\index{head=\texttt{head}|)}


\subsection{kill}

TODO!!!


\subsection{printf}

TODO!!!


\subsection{read}\label{read}\index{read=\texttt{read}|(textbf}

Mit dem Kommando \texttt{read} kann man Eingaben von der
Standard-Eingabe\index{Standard-Eingabe} lesen. Dabei wird üblicherweise einer
oder mehrere Variablennamen übergeben. Dem ersten Namen wird das erste
eingegebene Wort zugewiesen, dem zweiten das zweite Wort usw.  Dem letzen
Variablennamen wird der verbleibende Rest der Eingabezeile zugewiesen. Wenn
also nur ein Variablenname angegeben wird, erhält dieser die komplette
Eingabezeile. Wenn weniger Worte gelesen werden als Variablen angegeben sind,
enthalten die verbleibenden Variablen leere Werte. Als Wort-Trennzeichen dienen
alle Zeichen, die in der vordefinierten Variable \texttt{\$IFS} enthalten sind
(siehe Seite \pageref{IFS}).

Wenn keine Variablennamen angegeben werden, wird die Eingabe in der Variable
\texttt{REPLY} abgelegt.

Normalerweise wird eine Eingabezeile mit einem Newline abgeschlossen. Mit dem
Parameter \texttt{-d} ist es möglich, ein anderes Zeilenendezeichen anzugeben.
Beispielsweise liest \texttt{read -d \dq~\dq~var} alle Zeichen bis zum ersten
Leerzeichen in die Variable \texttt{var} ein.

Wenn nur eine bestimmte Zahl von Zeichen gelesen werden soll, kann diese durch
den Parameter \texttt{-n} angegeben werden. Der Befehl \texttt{read -n 5 var}
liest die ersten fünf Zeichen in die Variable \texttt{var} ein.

Mit dem Parameter \texttt{-p} kann man einen Prompt, also eine
Eingabeaufforderung ausgeben lassen. \texttt{read -p \dq{}Gib was ein:\dq~var}
schreibt also erst den Text \textit{Gib was ein:} auf das Terminal, bevor die
Eingaben in die Variable \texttt{var} übernommen werden. Dieser Prompt wird nur
an einem interaktiven Terminal ausgegeben, also nicht in einem Skript das seine
Eingaben aus einer Datei oder aus einem Stream erhält.

Sonderzeichen können während der Eingabe normalerweise mittels eines Backslash
vor der Interpretation geschützt werden. Ein Backslash vor einem Newline
bewirkt also eine mehrzeilige Eingabe. Dieses Verhalten kann mit dem Parameter
\texttt{-r} abgeschaltet werden.

Wenn die Eingabe von einem Terminal kommt und nicht auf dem Bildschirm
erscheinen soll, zum Beispiel bei Paßwortabfragen, kann die Ausgabe mit dem
Parameter \texttt{-s} (Silent) unterdrückt werden.

Mit \texttt{-t} kann ein Time-Out definiert werden, nach dessen Ablauf das
Kommando mit einem Fehler abbricht. Dieser Parameter ist nur bei interaktiver
Eingabe oder beim Lesen aus einer Pipe aktiv.

Der Rückgabewert des \texttt{read}-Kommandos ist 0, es sei denn es trat ein
Timeout oder ein EOF auf.

\index{read=\texttt{read}|)}


\subsection{script}\label{script}\index{script=\texttt{script}|(textbf}

Dieses Kommando eignet sich vorzüglich für das Debuggen fertiger Skripte. Man
ruft es in Verbindung mit einem Dateinamen auf. Dieser Aufruf startet eine neue
Shell, in der man beliebige Kommandos ausführen kann. Wenn man fertig ist,
beendet man den script-Befehl durch die Eingabe von \texttt{exit},
\texttt{logout} oder Druck der Tastenkombination \Ovalbox{CTRL}+\Ovalbox{d}
(EOF).

Script schreibt alle Ein- und Ausgaben die an dem Terminal vorgenommen werden
in die angegebene Datei. So kann man auch interaktive Skripte relativ leicht
debuggen, da sowohl Ein- als auch Ausgaben in dem Logfile sichtbar sind.
\index{script=\texttt{script}|)}


\subsection{sed}

TODO!!!


\subsection{seq}

TODO!!!


\subsection{sleep}

TODO!!!


\subsection{sort}

TODO!!!


\subsection{tail}\label{tail}\index{tail=\texttt{tail}|(textbf}

Der Befehl \texttt{tail} gibt die letzten zehn Zeilen einer Datei aus. Wenn
kein Dateiname (oder ein \texttt{-}) angegeben wird, liest \texttt{tail} von
der Standard-Eingabe. Man kann die Anzahl der ausgegebenen Zeilen mit dem
Parameter \texttt{-l} steuern.

Mit dem Parameter \texttt{-f} (follow) gibt \texttt{tail} neue Zeilen aus,
sobald sie an die Datei angehängt werden.

\index{tail=\texttt{tail}|)}


\subsection{tee}

TODO!!!


\subsection{touch}\label{touch}\index{touch=\texttt{touch}|(textbf}

Mit diesem Kommando kann man einerseits Dateien anlegen wenn sie nicht
existieren, und andererseits die Änderungs- und Zugriffszeiten einer Datei
ändern. Ohne die Angabe weiterer Parameter wird die Datei erzeugt wenn sie
nicht existierte, bzw. in ihrer Änderungs- und Zugriffszeit auf die aktuelle
Zeit gesetzt.

Mit dem Parameter \texttt{-a} wird nur die Zugriffs-, mit \texttt{-m} nur die
Änderungszeit gesetzt. Mit \texttt{-c} kann die Erstellung einer neuen Datei
unterdrückt werden.

Die eingesetzte Zeit kann auch durch die Parameter \texttt{-t} bzw. \texttt{-d}
angegeben werden. Mit \texttt{-r} kann die Zeit der einer angegebenen
Referenzdatei angepaßt werden.

\index{touch=\texttt{touch}|)}


\subsection{wc}

TODO!!!


\subsection{who}

TODO!!!