14.Shell脚本修炼手册--玩转循环结构(While 与 Until 的应用技巧与案例)

while 循环和 until 循环的应用实践

循环语句是编程中用来重复执行指令的工具，就像生活中 “每天早上喝一杯水” 这样的重复行为。在 Shell 脚本里，常见的循环有 while、until、for 和 select，其中 while 和 until 主要用于 “根据条件重复执行” 的场景。本章我们就来详细聊聊这两种循环的用法，从基础语法到实际场景，让你一看就懂、一用就会。

当型和直到型循环：两种 “重复” 的逻辑

while 循环：满足条件就继续

while循环：当满足A条件，就执行B操作。

语法结构：

while <条件表达式>  # 判断条件是否成立
do指令...  # 条件成立时执行的内容
done  # 执行完指令后，回到开头重新判断条件

通俗理解：while 循环就像 “只要下雨，就带伞”—— 只要条件（下雨）成立，就重复执行动作（带伞），直到条件不成立（不下雨）为止。

举个生活例子：

# 只要冰箱里有牛奶，就每天喝一杯
while 冰箱里有牛奶
do喝一杯牛奶
done

执行流程：

1. 先判断条件表达式是否成立；
2. 成立则执行do和done之间的指令；
3. 执行完后回到开头，再次判断条件；
4. 直到条件不成立，跳出循环。

until 循环：不满足条件就继续

until循环：直到A条件满足时，B操作就执行。

语法结构：

until <条件表达式>  # 判断条件是否成立
do指令...  # 条件不成立时执行的内容
done  # 执行完指令后，回到开头重新判断条件

通俗理解：until 循环就像 “直到雨停，才不带伞”—— 只要条件（雨停）不成立，就重复执行动作（带伞），直到条件成立（雨停）才停止。

举个生活例子：

# 直到冰箱里没有牛奶，才停止喝牛奶
until 冰箱里没有牛奶
do喝一杯牛奶
done

执行流程：

1. 先判断条件表达式是否成立；
2. 不成立则执行do和done之间的指令；
3. 执行完后回到开头，再次判断条件；
4. 直到条件成立，跳出循环。

基础示例：从简单场景学用法

示例 1：竖向打印数字 54321

实验流程：

1. 定义变量i初始值为 5；
2. 使用循环判断i是否满足条件（while 用i>0，until 用i==0）；
3. 满足条件时打印i，并让i减 1；
4. 重复步骤 2-3，直到条件不满足，结束循环。

while 实现：

#!/bin/bash
i=5  # 初始值设为5
# 当i>0时，进入循环
while ((i>0))
doecho $i  # 打印当前i的值((i--))  # i减1（相当于i = i - 1）
done

运行结果：

5
4
3
2
1

until 实现：

#!/bin/bash
i=5  # 初始值设为5
# 直到i==0时，停止循环（即i≠0时一直执行）
until ((i==0))
doecho $i  # 打印当前i的值((i--))  # i减1
done

运行结果：

5
4
3
2
1

示例 2：模拟 “赚钱直到目标金额”

实验流程：

1. 设定目标金额target=10000000，初始金额money=0；
2. 使用 until 循环判断money是否达到目标；
3. 未达到时，打印 “正在赚钱”，每次增加 1000000，休眠 1 秒；
4. 达到目标后，打印 “hahaha” 并结束。

#!/bin/bash
target=10000000  # 目标金额：1000万
money=0  # 初始金额：0# 直到money >= target时停止循环（未达标时一直执行）
until (($money>=$target))
doecho "I'm working hard to get money..."  # 提示正在赚钱sleep 1  # 休眠1秒（模拟耗时过程）money=$[ money + 1000000 ]  # 每次赚100万echo "I have $money."  # 打印当前金额
done
echo hahaha  # 达标后打印

运行结果：

I'm working hard to get money...
I have 1000000.
I'm working hard to get money...
I have 2000000.
...（中间省略）...
I'm working hard to get money...
I have 10000000.
hahaha

示例 3：计算 1 到 100 的总和

实验流程：

1. 定义变量i=1（起始数字）、sum=0（总和）；
2. 使用 while 循环判断i是否小于等于 100；
3. 满足条件时，将i加到sum中，i加 1；
4. 循环结束后，打印总和。

#!/bin/bash
i=1  # 从1开始
sum=0  # 初始总和为0# 当i<=100时，持续累加
while ((i<=100))
do((sum+=i))  # 等价于 sum = sum + i((i++))  # i加1（等价于i = i + 1）
done
echo "1+2+3+...+99+100=$sum"  # 打印结果

运行结果：

1+2+3+...+99+100=5050

示例 4：计算 5 的阶乘（5! = 5×4×3×2×1）

实验流程：

1. 定义变量i=1（起始乘数）、sum=1（阶乘结果，初始为 1）；
2. 使用 while 循环判断i是否小于等于 5；
3. 满足条件时，将sum乘以i，i加 1；
4. 循环结束后，打印结果。

#!/bin/bash
i=1  # 从1开始乘
sum=1  # 初始值为1（乘法的"单位元"）# 当i<=5时，持续相乘
while ((i<=5))
do((sum*=i))  # 等价于 sum = sum * i((i++))  # i加1
done
echo "5的阶乘为：$sum"  # 打印结果

运行结果：

5的阶乘为：120

示例 5：猴子吃桃问题（逆向推导）

问题描述：猴子每天吃剩下桃子的一半加 1 个，第 10 天早上只剩 1 个桃。求第一天摘了多少桃？

实验流程：

1. 已知第 10 天早上有 1 个桃，逆向推导前一天的数量（前一天 = (当天 + 1) × 2）；
2. 从第 10 天推到第 1 天，需要循环 9 次；
3. 定义变量today=1（第 10 天的桃），循环计算前一天的数量并更新today；
4. 循环结束后，today即为第一天的数量。

while 循环实现：

#!/bin/bash
today=1  # 第10天早上的桃子数量
lastday=0  # 用于存储前一天的数量
i=1  # 循环计数器# 循环9次（从第10天推到第1天）
while ((i<=9))
dolastday=$[(today+1)*2]  # 计算前一天的数量：前一天 = (当天 + 1) × 2today=${lastday}  # 更新today为前一天的数量（向前推一天）((i++))  # 计数器加1
done
echo "猴子第一天摘的桃子数量是：$today。"

运行结果：

猴子第一天摘的桃子数量是：1534。

函数递归实现：

#!/bin/bash
# 定义递归函数：计算第n天早上的桃子数量
function sum (){if [[ $1 = 10 ]];then  # 第10天早上固定是1个echo 1else# 前一天 = (当天 + 1) × 2（递归调用下一天的结果）echo $[ ($(sum $[$1 +1]) + 1)*2 ]fi
}
echo "猴子第一天摘的桃子数量是：$(sum 1)。"  # 计算第1天的数量

运行结果：

猴子第一天摘的桃子数量是：1534。

示例 6：猜数字游戏（带次数统计）

实验流程：

1. 系统生成 1-50 的随机数，保存到临时文件；
2. 提示用户猜数字，记录猜测次数；
3. 若猜测正确，提示次数并清理临时文件；
4. 若猜错，提示 “太大” 或 “太小”，继续猜测；
5. 若输入超出 1-50，提示重新输入。

#!/bin/bash
# 生成1-50的随机数（RANDOM是系统随机数，%50取0-49，+1后为1-50）
random_num=$[ RANDOM%50+1 ]
echo "${random_num}" >> /tmp/number  # 保存到临时文件（可用于验证）i=0  # 猜测次数计数器# 无限循环（直到猜对才退出）
while true
doread -p "猜一猜系统产生的50以内随机数是：" num  # 读取用户输入# 判断输入是否在1-50之间if ((num>=1 && num<=50));then((i++))  # 次数加1# 判断是否猜对if [ $num -eq ${random_num} ];thenecho "恭喜你，第$i次猜对了！"rm -f /tmp/number  # 清理临时文件exit  # 退出脚本elseecho -n "第$i次猜测，加油。"# 提示猜大或猜小[ $num -gt ${random_num} ] && echo "太大了，往小猜。" || echo "太小了，往大猜。"fielseecho "请输入一个介于1-50之间的数字。"  # 输入无效时提示fi 
done

运行示例：

猜一猜系统产生的50以内随机数是：25
第1次猜测，加油。太大了，往小猜。
猜一猜系统产生的50以内随机数是：10
第2次猜测，加油。太小了，往大猜。
猜一猜系统产生的50以内随机数是：15
恭喜你，第3次猜对了！

示例 7：CPU 满负荷消耗（带进程守护）

实验流程：

1. 获取 CPU 核心数，启动对应数量的 “CPU 负载进程”（无限循环计算 1+1）；
2. 持续监控进程数量，若少于 CPU 核心数，自动补充新进程；
3. 即使管理员杀死进程，也会重新启动，直到手动终止脚本。

cpu_load 脚本（负载进程）：

#!/bin/bash
# 无限循环执行1+1（消耗CPU资源）
while true;do let 1+1;done

multi_cpu_load 脚本（进程守护）：

#!/bin/bash
# 获取CPU核心数（通过lscpu命令过滤）
cpu_count=$(lscpu|egrep '^CPU\(s' | awk '{print $2}')\# 启动与CPU核心数相同的负载进程
for ((i=1;i<=cpu_count;i++))
dobash /root/bin/cpu_load &  \# 后台运行负载进程
done\# 持续监控进程数量，不足则补充
while true
do\# 统计当前负载进程数量（排除grep自身）current_count=$(ps axu |grep cpu_load |grep -v grep| wc -l)\# 若数量少于CPU核心数，补充新进程if [ $current_count -lt ${cpu_count} ];thenbash /root/bin/cpu_load &sleep 3  \# 间隔3秒再检查fi 
done
```**验证方法**：
1. 运行脚本：`bash multi_cpu_load &`；
2. 查看CPU使用率：`top`（按`1`显示每个核心，可见所有核心使用率接近100%）；
3. 手动杀死一个负载进程：`pkill -f cpu_load`；
4. 再次查看进程：`ps aux | grep cpu_load`（会发现进程数量自动恢复）。\##\# 10.3 脚本后台运行：防止执行中断在实际工作中，脚本可能需要长时间运行（如监控脚本），若不小心关闭终端或按`Ctrl+C`，脚本就会中断。以下是几种防止中断的方法：| 方法 | 命令示例 | 说明 |
|------|----------|------|
| 后台运行 | `sh script.sh &` | 脚本在后台运行，终端关闭后会停止 |
| 忽略挂断信号 | `nohup sh script.sh &` | 终端关闭后仍继续运行，输出保存到`nohup.out` |
| 保持会话 | `screen -S session1` <br> 然后执行脚本 | 关闭终端后，可通过`screen -r session1`恢复会话 |**常用操作命令**：
- `Ctrl+C`：停止当前前台运行的脚本；
- `Ctrl+Z`：暂停当前前台脚本，放入后台（状态为`Stopped`）；
- `bg %任务编号`：将暂停的后台任务转为运行状态（如`bg %1`）；
- `fg %任务编号`：将后台任务调回前台（如`fg %1`）；
- `jobs`：查看当前后台任务列表（含编号）；
- `kill %任务编号`：终止后台任务（如`kill %1`）。\##\## 示例：让所有CPU满负荷工作（简化版）
```bash
\#!/bin/bash
\# 获取CPU核心数
cpu_count=$(lscpu|grep '^CPU(s)'|awk '{print $2}')
i=1\# 为每个CPU核心启动一个负载进程
while ((i<=${cpu_count}))
do{  \# 将命令组放入后台运行while :  \# 等价于while true（无限循环）do((1+1))  \# 简单计算消耗CPUdone} &  \# 后台运行该命令组((i++))  \# 计数器加1
done
```
**验证**：运行后用`top`命令查看，所有CPU核心使用率接近100%。\##\# 10.4 并发控制：限制同时运行的进程数当需要批量执行任务时，若进程过多会占用大量资源，因此需要控制并发数量（如不超过CPU核心数）。\##\## 示例：控制并发数不超过CPU核心数
**cpu_load 脚本（限时负载）**：
```bash
\#!/bin/bash
\# 后台运行负载进程
while true
do((1+1))
done &pid=$!  \# 获取后台进程的PID
sleep 10 && kill -9 $pid  \# 10秒后自动杀死该进程
```**multi_cpu_load 脚本（并发控制）**：
```bash
\#!/bin/bash
\# 获取CPU核心数
cpu_count=$(lscpu | awk '/^CPU\(s\):/ { print $2}')# 无限循环启动负载进程
while true
dobash /home/bq/cpu_load &  # 启动一个负载进程# 检查当前并发数，若超过CPU核心数则等待while truedojobs=$(jobs -l |wc -l)  # 统计当前后台任务数if [ $jobs -ge $cpu_count ];thensleep 3  # 并发数已满，休眠3秒再检查elsebreak  # 并发数未满，退出内层循环，继续启动新进程fidone
done

验证：运行后用jobs命令查看，后台任务数始终等于 CPU 核心数。

wait 指令：等待所有后台任务完成

#!/bin/bash
> /tmp/sleep  # 清空临时文件（用于记录结果）
i=1# 启动10个后台任务（分别休眠1-10秒）
while [ $i -le 10 ]
do# 休眠i秒后，将结果写入文件（&表示后台运行）( sleep $i && echo sleep $i >> /tmp/sleep )&((i++))
donewait  # 等待所有后台任务完成
cat /tmp/sleep  # 打印所有结果（按休眠时间排序）

运行结果：

sleep 1
sleep 2
sleep 3
sleep 4
sleep 5
sleep 6
sleep 7
sleep 8
sleep 9
sleep 10

企业实战：循环的实际应用场景

示例 1：定时监控系统负载

实验流程：

1. 无限循环执行uptime命令（查看系统负载）；
2. 每次执行后休眠 2 秒；
3. 可选：将结果写入日志文件（后台运行时用）。

#!/bin/bash
# 无限循环监控系统负载
while true
douptime  # 输出系统负载信息（当前时间、运行时间、用户数、平均负载）sleep 2  # 每2秒监控一次
done

运行结果：

 10:23:45 up 2 days,  3:15,  2 users,  load average: 0.05, 0.03, 0.0010:23:47 up 2 days,  3:15,  2 users,  load average: 0.05, 0.03, 0.00
...（每2秒输出一次）

后台日志版：

#!/bin/bash
while true
douptime >> /tmp/loadaverage.log  # 结果写入日志sleep 2
done

使用方法：bash while2.sh &（后台运行），用tail -f /tmp/loadaverage.log查看实时日志。

示例 2：守护进程监控 sshd 服务

实验流程：

1. 无限循环检查 sshd 服务状态；
2. 若服务未运行，自动重启；
3. 每 5 秒检查一次。

while 实现：

#!/bin/bash
while true
do # 检查sshd服务是否活跃（&>/dev/null表示不输出结果）systemctl is-active sshd.service &>/dev/nullif [ $? -ne 0 ];then  # $?为0表示服务正常，非0表示异常systemctl restart sshd.service  &>/dev/null  # 重启服务echo "sshd restarted at $(date)" >> /tmp/sshd_monitor.log  # 记录重启时间fisleep 5  # 每5秒检查一次
done

until 实现：

#!/bin/bash
# until false 等价于while true（因为false永远不成立，所以循环无限执行）
until false
do systemctl is-active sshd.service &>/dev/nullif [ $? -ne 0 ];then systemctl restart sshd.service  &>/dev/nullecho "sshd restarted at $(date)" >> /tmp/sshd_monitor.logfisleep 5
done

验证：手动停止 sshd 服务（systemctl stop sshd），5 秒后查看状态（systemctl status sshd），会发现服务已自动重启。

示例 3：网站可用性监控

实验流程：

1. 接收用户输入的 URL 作为参数；
2. 无限循环用curl检查 URL 是否可访问；
3. 每 3 秒检查一次，输出 “正常” 或 “异常”。

#!/bin/bash
# 检查参数：必须提供一个URL
if [ $# -ne 1 ];thenecho "Usage: $0 url"  # 提示用法（如：bash check_url.sh www.baidu.com）exit 1
fiurl="$1"  # 保存URL参数while true
do# curl选项：-o /dev/null（不保存输出）、-s（静默模式）、--connect-timeout 5（超时5秒）if curl -o /dev/null -s --connect-timeout 5 $url;thenecho "$url is ok."  # 访问成功elseecho "$url is error."  # 访问失败fisleep 3  # 每3秒检查一次
done

运行示例：

bash check_url.sh www.baidu.com
www.baidu.com is ok.
www.baidu.com is ok.
...

示例 4：手机短信平台模拟

实验流程：

1. 初始余额 0.5 元，每条短信花费 0.15 元；
2. 提供菜单：查询余额、发送短信、充值、退出；
3. 发送短信前检查余额，不足则提示充值；
4. 充值时验证输入为正数，否则提示重新输入。

#!/bin/bashmoney=0.5  # 初始余额（单位：元）
msg_file=/tmp/message  # 保存短信的文件
> $msg_file  # 清空文件# 打印菜单函数
function print_menu () {cat << EOF
1. 查询余额
2. 发送消息
3. 充值
4. 退出
EOF
}# 检查输入是否为数字
function check_digit () {# expr计算失败时返回非0，用于判断是否为数字expr $1 + 1 &> /dev/null && return 0 || return 1
}# 显示当前余额
function check_money_all () {echo "余额为：$money 元。"
}# 检查余额是否足够发送一条短信（0.15元）
function check_money () {# 将余额转换为分（避免小数计算误差）new_money=$(echo "$money*100"|bc|cut -d . -f1)if [ ${new_money} -lt 15 ];then  # 小于15分（0.15元）echo "余额不足，请充值。"return 1  # 余额不足返回1elsereturn 0  # 余额充足返回0fi
}# 充值函数
function chongzhi () {read -p "充值金额（单位：元）：" chongzhi_moneywhile truedocheck_digit $chongzhi_money  # 检查是否为数字# 若为数字且>=1元，则执行充值if [ $? -eq 0 ] && [ ${chongzhi_money} -ge 1 ];then# 用bc工具处理小数加法money=$( echo "($money+${chongzhi_money})"|bc)echo "充值成功，当前余额为：$money 元"return 0elseread -p "输入无效，请重新输入充值金额（至少1元）：" chongzhi_money fidone
}# 发送短信函数
function send_msg () {check_money  # 检查余额if [ $? -eq 0 ];then  # 余额充足read -p "请输入短信内容：" messageecho "$message" >> ${msg_file}  # 保存短信# 计算扣除0.15元后的余额（转换为分计算）new_money=$(echo "scale=2;($money*100-15)" | bc |cut -d. -f1 )# 转换回元（处理小于1元的情况，如0.35元）if [ ${new_money} -ge 100 ];thenmoney=$(echo "scale=2;${new_money}/100" | bc )elsemoney=0$(echo "scale=2;${new_money}/100" | bc )fiecho "发送成功，当前余额为：$money 元"fi
}# 主程序（无限循环显示菜单）
while true
doprint_menuechoread -p "请输入你的选择（1-4）：" choiceclear  # 清屏，使界面整洁case  $choice in1)check_money_all  # 调用查询余额函数;;2)send_msg  # 调用发送短信函数;;3)chongzhi  # 调用充值函数;;4)exit  # 退出脚本;;*)echo "输入错误，请从1、2、3、4中选择。" ;;esacecho
done

运行示例：

1. 查询余额
2. 发送消息
3. 充值
4. 退出请输入你的选择（1-4）：1
余额为：0.5 元。1. 查询余额
2. 发送消息
3. 充值
4. 退出请输入你的选择（1-4）：2
请输入短信内容：hello
发送成功，当前余额为：0.35 元

while 循环按行读取文件的 4 种方式

读取文件内容是脚本中常见的操作，以下是用 while 循环按行读取/etc/hosts文件的 4 种方法：

方式 1：用 exec 重定向输入

#!/bin/bash
exec < /etc/hosts  # 将文件内容重定向为标准输入
# 循环读取每一行（read line会自动读取下一行，直到文件结束）
while read line
doecho $line  # 打印当前行
done

方式 2：用 cat 管道传递内容

#!/bin/bash
# cat读取文件内容，通过管道传给while循环
cat /etc/hosts | while read line
doecho $line
done

方式 3：在 done 后指定输入文件

#!/bin/bash
# 循环读取行，done后指定输入文件
while read line
doecho $line
done < /etc/hosts  # 输入重定向到文件

方式 4：用 for 循环（指定分隔符为换行）

#!/bin/bash
IFS=$'\n'  # 将分隔符设为换行（默认包含空格、制表符等，会拆分一行）
# 遍历文件内容的每一行
for line in $(cat /etc/hosts)
doecho $line
done

说明：方式 1-3 功能相同，方式 4 适合用 for 循环的场景，但需注意文件中是否有特殊字符（如空格）。

企业级高级实战：防御类 DDoS 攻击

示例 1：根据 Web 日志封停高频访问 IP

场景：若某个 IP1 小时内访问次数（PV）超过 500，判定为恶意攻击，用 iptables 封停。

实验流程：

1. 每小时分析一次 Web 日志，提取所有访问 IP；
2. 统计每个 IP 的访问次数；
3. 对次数超过 500 且未被封停的 IP，执行封停命令并记录。

#!/bin/bash
logfile=$1  # 接收Web日志文件路径作为参数# 无限循环，每小时执行一次
while true
do# 提取日志中第1列（IP），去重并统计次数，保存到临时文件awk '{print $1}' $logfile | grep -v "^$" | sort |uniq -c > /tmp/tmp.logexec < /tmp/tmp.log  # 读取临时文件内容while read linedoip=$(echo $line |awk '{print $2}')  # 提取IPcount=$(echo $line |awk '{print $1}')  # 提取访问次数# 若次数>500且未被封停，则执行封停if [ $count -gt 500 ] && [ $(iptables -L -n|grep "$ip" |wc -l) -lt 1 ];theniptables -I INPUT -s $ip -j DROP  # 封停IPecho "$(date +'%F %T') $ip is dropped (count=$count)" >> /tmp/droplist_$(date +%F).log  # 记录日志fidonesleep 3600  # 每3600秒（1小时）执行一次
done

使用方法：bash block_ip_by_log.sh /var/log/nginx/access.log（需替换为实际日志路径）。

示例 2：根据并发连接数封停恶意 IP

场景：若某个 IP 的并发连接数超过 100，判定为恶意攻击，用 iptables 封停。

实验流程：

1. 每 10 秒统计一次 ESTABLISHED 状态的连接；
2. 提取客户端 IP 并统计连接数；
3. 对连接数超过 100 且未被封停的 IP，执行封停命令并记录。

#!/bin/bash
# 无限循环，每10秒执行一次
while true
do# 提取ESTABLISHED状态连接的客户端IP（第4列是客户端地址，:前为IP）ss -t | grep ESTAB|awk '{print $4}' | cut -d: -f1 | sort |uniq -c > /tmp/tmp.logexec < /tmp/tmp.log  # 读取临时文件内容while read linedoip=$(echo $line |awk '{print $2}')  # 提取IPcount=$(echo $line |awk '{print $1}')  # 提取连接数# 若连接数>100且未被封停，则执行封停if [ $count -gt 100 ] && [ $(iptables -L -n|grep "$ip" |wc -l) -lt 1 ];theniptables -I INPUT -s $ip -j DROP  # 封停IPecho "$(date +'%F %T') $ip is dropped (count=$count)" >> /tmp/droplist_$(date +%F).log  # 记录日志fidonesleep 10  # 每10秒执行一次
done

验证：运行脚本后，用ss -t | grep ESTAB | awk '{print $4}' | cut -d: -f1 | sort | uniq -c查看 IP 连接数，模拟高并发后会被自动封停。

小结

1. while vs until：
   • while 是 “条件成立就执行”（当型循环），适合 “满足条件持续做” 的场景（如守护进程）；
   • until 是 “条件不成立就执行”（直到型循环），适合 “不满足条件持续做，满足后停止” 的场景。
2. 常见用法场景：
   • 无限循环（while true）：用于监控、守护进程（需配合sleep控制频率）；
   • 按条件重复：如计数、累加、逆向推导（如猴子吃桃）；
   • 读取文件：按行处理文本内容（4 种读取方式）；
   • 并发控制：限制后台进程数量，避免资源耗尽。
3. 实战技巧：
   • 后台运行脚本用nohup或screen，防止中断；
   • 用wait等待所有后台任务完成；
   • 防御攻击时，结合日志 / 连接数统计 + 防火墙命令，实现自动封停。

通过本章学习，你已经掌握了循环的核心逻辑和实际应用，接下来可以尝试用循环解决更多复杂场景（如批量处理文件、定时任务等）。

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