Linux-Shell und Bash Programmierung Schulung: robuste Skripte

Bash-Grundlagen und Erweiterungen

• Was die Bash ist: GNU-Shell, seit Juli 2025 in Version 5.3, Abgrenzung zu sh, dash und zsh
• Interaktive Shell oder Skript: wann sich das Aufschreiben eines Ablaufs lohnt
• Pipes und Umleitungen im Skript: |, >, 2>&1, Here-Documents und Here-Strings
• Builtins, Schlüsselwörter und externe Programme unterscheiden: type, command, builtin
• Klammern lesen: ( ) Subshell, { } Gruppe, [[ ]] Test, (( )) Arithmetik, $( )
• Reihenfolge der Erweiterungen bis zu Wortaufteilung und Globbing – und was Quotes daran ändern
• Klammer-Erweiterung für Reihen und Varianten: {1..12}, bericht.{csv,bak}
• Parameter-Erweiterung: Standardwerte ${var:-x}, Teilstrings, Endung entfernen mit ${f%.csv}
• Befehlssubstitution mit $( ) statt Backticks, Verschachtelung und Quoting
• Arithmetische Erweiterung $(( )) und die Grenzen der Ganzzahlarithmetik

Bash-Skripte schreiben

• Aufbau eines Skripts: Shebang #!/usr/bin/env bash, Kommentare, chmod +x, Aufruf über PATH
• Editor für Skripte: VS Code mit Bash-Unterstützung, Vim oder nano mit Syntaxhervorhebung
• ShellCheck im Editor und auf der Kommandozeile von Anfang an mitlaufen lassen
• Text ausgeben mit echo – und warum printf bei Sonderzeichen verlässlicher ist
• Variablen zuweisen und lesen, konsequent quoten, local und readonly einsetzen
• Umgebungsvariablen und export: was Kindprozesse sehen und was nicht
• Mit Zahlen rechnen: (( )), Inkrement, Vergleich, Kommazahlen über bc oder awk
• Werte vergleichen mit test bzw. [ ]: Zeichenketten, Zahlen, Dateitests -f, -d, -r
• Erweiterter Test [[ ]]: Muster, reguläre Ausdrücke mit =~, BASH_REMATCH
• Ausgaben gestalten: Farben und Fettschrift mit tput, nur wenn ein Terminal angeschlossen ist
• Formatierte Ausgabe mit printf: Spaltenbreiten, Zahlenformate, kleine Tabellen
• Indizierte und assoziative Arrays anlegen, durchlaufen und mit "${liste[@]}" übergeben

Kontrollstrukturen und Funktionen

• Bedingungen mit if, elif, else – der Exit-Code als Wahrheitswert
• Kurzschluss mit && und || lesbar einsetzen und seine Fallen kennen
• while- und until-Schleifen, break und continue
• Schleifen über Befehlsausgaben ohne Subshell-Falle: Prozesssubstitution < <(…)
• for-Schleifen über Listen, Dateimuster und im C-Stil for ((i=0; i<n; i++))
• Fallunterscheidungen mit case und Mustern, etwa für Unterbefehle eines Werkzeugs
• Funktionen definieren: Argumente, local, Rückgabe über Exit-Code oder Ausgabe
• Textdateien zeilenweise lesen mit while IFS= read -r und gezielt schreiben
• Temporäre Dateien sicher anlegen mit mktemp

Ein- und Ausgabe

• Argumente auswerten: $1, $#, "$@" und shift
• Meldungen auf stderr, Ergebnisse auf stdout und aussagekräftige Exit-Codes
• Optionen mit getopts auswerten und eine Hilfe für -h ausgeben
• Eingaben während der Ausführung mit read: Vorgabewert, Zeitlimit, verdeckte Eingabe -s
• Eine gültige Antwort sicherstellen: Prüfschleife und Auswahlmenü mit select

Fehlerbehandlung, Prüfung und Portabilität

• Fehlersuche mit bash -x, set -x und einem PS4 mit Zeilennummer
• Strikter Modus set -euo pipefail: Nutzen und bekannte Fallstricke
• Aufräumen mit trap bei EXIT, ERR und Abbruch durch Strg+C
• ShellCheck-Meldungen verstehen und gezielt beheben, Ausnahmen begründet markieren
• Portabilität: POSIX-sh gegenüber Bash-Erweiterungen, /bin/sh als dash unter Debian und Ubuntu
• Unterschiede auf macOS: alte Bash 3.2, zsh als Standardshell, BSD- statt GNU-Werkzeuge
• Skripte mit Bats testen und mit shfmt einheitlich formatieren
• Skripte zeitgesteuert starten mit cron oder einem systemd-Timer (Überblick)
• Grenzen der Bash erkennen: ab wann Python oder ein anderes Werkzeug die bessere Wahl ist

Praxisprojekt: Upload-Skript für die Kamerafallen-Bilder einer Wildtierstation

• Quellordner, Ziel und Probelauf als Optionen mit getopts, Hilfe und Exit-Codes
• Bilder nach Aufnahmedatum und Standort umbenennen, Duplikate über Prüfsummen erkennen
• Freien Speicher prüfen, Übertragung mit rsync, Protokoll mit Zeitstempel auf stderr
• ShellCheck ohne Befund, Bats-Tests für die Namensfunktion, nächtlicher Start per systemd-Timer

Lernziele

• Sie erklären die Erweiterungen der Bash und setzen Quotes so, dass Dateinamen mit Leerzeichen sicher verarbeitet werden
• Sie gliedern Skripte in Funktionen und steuern den Ablauf mit if, case und Schleifen über Arrays und Dateien
• Sie werten Argumente und Optionen mit getopts aus und geben formatierte Meldungen mit printf aus
• Sie finden Fehler mit bash -x und ShellCheck und räumen mit trap zuverlässig auf
• Sie entscheiden begründet zwischen Bash und POSIX-sh und testen Skripte mit Bats

Zielgruppe

• Administrator:innen, die wiederkehrende Aufgaben auf Linux-Servern automatisieren
• Entwickler:innen, die Build-, Test- und Deploy-Schritte in Skripten bündeln
• Teilnehmende mit sicherer Bedienung der Kommandozeile, die den Schritt zum eigenen Skript gehen wollen