10.Shell 脚本 while 与 until 语句全解析：语法结构、条件判断及批量任务循环实践

Shell脚本中while和until循环是重要的流程控制结构。while循环在条件满足时执行循环体，常用于守护进程；until循环则在条件不满足时执行。两者语法结构相似，但逻辑相反。文章通过计算阶乘、猴子吃桃等示例展示了两种循环的应用，并提供了企业级实战案例，如监控系统负载、并发控制等。特别介绍了后台运行脚本的方法（nohup、screen等）和并发任务控制技巧，包括使用wait指令等待后台任务

cherishd

324人浏览 · 2025-08-26 09:06:15

cherishd · 2025-08-26 09:06:15 发布

10. while 循环和 until 循环的应用实践

循环语句命令常用于重复执行一条指令或一组指令，直到条件不再满足时停止，Shell脚本语言的循环语句常见的有while、until、for及select循环语句。

while 循环语句主要用来重复执行一组命令或语句，在企业实际应用中，常用于守护进程或持续运行的程序，除此以外，大多数循环都会用后文即将讲解的for循环语句。

10.1 当型和直到型循环语法

10.1.1 while 循环语句

while 循环语句的基本语法为：

while <条件表达式>
do
  指令...
done

提示：注意代码缩进。

while 循环语句会对紧跟在while命令后的条件表达式进行判断:

如果该条件表达式成立，则执行while 循环体里的命令或语句（即语法中do和done之间的指令)，每一次执行到done时就会重新判断while条件表达式是否成立，直到条件表达式不成立时才会跳出while 循环体。
如果一开始条件表达式就不成立，那么程序就不会进入循环体（即语法中do和done之间的部分）中执行命令了。

为了便于大家记忆，下面是某女生写的while条件语句的中文形象描述:

# 如果男朋友努力工作，则继续相处
while 男朋友努力工作
do
  继续相处
done

while 循环执行流程对应的逻辑图如下：

在这里插入图片描述

10.1.2 until 循环语句

until 循环语句的语法为:

until <条件表达式>
do
  指令...
done

until 循环语句的用法与while 循环语句的用法类似，区别是until会在条件表达式不成立时，进入循环执行指令；条件表达式成立时，终止循环。

为了便于大家记忆，下面是某女生写的until条件语句的中文形象描述:

# 如果男朋友不努力工作，就不继续相处
until 男朋友不努力工作
do
  继续相处 
done

until 循环执行流程对应的逻辑图如下：

10.2 当型和直到型循环的基本范例

示例1： 竖向打印54321

while格式：

#!/bin/bash
i=5
while ((i>0))
do
  echo $i
  ((i--))
done

until格式：

#!/bin/bash
i=5
until ((i==0))
do
  echo $i
  ((i--))
done

示例2： 计算1+2+3+…+99+100的和

#!/bin/bash
i=1
sum=0
while ((i<=100))
do
  ((sum+=i))
  # let sum=sum+i
  ((i++))
  # let i++
done
echo "1+2+3+...+99+100=$sum"

示例3： 计算5的阶乘

#!/bin/bash
i=1
sum=1
while ((i<=5))
do
  ((sum*=i))
  ((i++))
done
echo "5的阶乘为：$sum"

示例4： 猴子吃桃。

猴子第一天摘下若干个桃子，当即吃了一半，还不过瘾，又多吃了一个。
第二天早上又将第一天剩下的桃子吃掉一半，又多吃了一个。
以后每天早上都吃了前一天剩下的一半零一个。
到第 10 天早上想再吃时，发现只剩下一个桃子了。

问：一共有多少个桃子？

解题方法1：while 循环9次

#!/bin/bash
# 当天桃子数量，第一天为1
today=1
# 前一天桃子数量
lastday=0
# 只需要迭代9次
i=1
while ((i<=9))
do
  # 计算上一天桃子数量
  lastday=$[(today+1)*2]
  # 把上一天的数量当作今天的数量
  today=${lastday}
  ((i++))
done
echo "猴子第一天摘的桃子数量是：$today。"

解题方法2： 函数递归调用

#!/bin/bash
function sum (){
  if [[ $1 = 1 ]];then
    echo $1
  else
     echo $[ ($(sum $[$1 -1]) + 1)*2 ]
  fi
}
echo "猴子第一天摘的桃子数量是：$(sum 10)。"

示例5： 系统随机产生一个50以内数字，猜出该数字，并记录猜测次数。

#!/bin/bash
# 生成随机数字，并保存到文件/tmp/number
random_num=$[ RANDOM%50+1 ]
echo "${random_num}" >> /tmp/number

# 记录猜测次数
i=0
while true
do
  read -p "猜一猜系统产生的50以内随机数是：" num
  if ((num>=1 && num<=50));then
    ((i++))
    if [ $num -eq ${random_num} ];then
      echo "恭喜你，第$i次猜对了！"
      # 清理临时文件
      rm -f /tmp/number
      exit
    else
      echo -n "第$i次猜测，加油。"
      [ $num -gt ${random_num} ] && echo "太大了，往小猜。" || echo "太小了，往大猜。"
    fi
  else
    echo "请输入一个介于1-50之间的数字。"
  fi 
done

在实际工作中，一般会通过客户端SSH连接服务器，因此可能就会有在脚本或命令执行期间不能中断的需求，若中断，则会前功尽弃，更要命的是会破坏系统数据。

下面是防止脚本执行中断的几个可行方法：

使用sh /server/scripts/while_01.sh & 命令，即使用 & 在后台运行脚本。
使用nohup /server/scripts/uptime.sh & 命令，即使用 nohup 加&在后台运行脚本。
利用 screen 保持会话，然后再执行命令或脚本，即使用 screen 保持当前会话状态。

10.3 让 Shell 脚本在后台运行的知识

脚本运行的相关用法和说明：

sh whilel.sh &，把脚本whilel.sh放到后台执行（在后台运行脚本时常用的方法）。
ctl+c，停止执行当前脚本或任务。
ctl+z，暂停执行当前脚本或任务。
bg，把当前脚本或任务放到后台执行。bg可以理解为background。
fg，把当前脚本或任务放到前台执行，如果有多个任务，可以使用fg加任务编号调出对应的脚本任务，如fg 2，调出第二个脚本任务。fg可以理解为frontground。
jobs，查看当前执行的脚本或任务。
kill，关闭执行的脚本任务，即以“kill %任务编号”的形式关闭脚本。任务编号，可以通过jobs命令获得。

示例1： 让所有 CPU 满负荷工作

#!/bin/bash
cpu_count=$(lscpu|grep '^CPU(s)'|awk '{print $2}')
i=1
while ((i<=${cpu_count}))
do
  {
   while :
   do
     ((1+1))
   done
   } &
 ((i++))
done

注意：

{ comand1;command2;command3; …; } &，将多个命令放到后台运行
{} 内部两侧有空格。
最后一个命令后有分号。

并发控制

示例1： 消耗完所有CPU

[laoma@shell ~]$ vim cpu_load 
#!/bin/bash
while true
do
  ((1+1))
done

[laoma@shell ~]$ vim multi_cpu_load
#!/bin/bash
cpu_count=$(lscpu | awk '/^CPU\(s\):/ { print $2}')
i=1
while [ $i -le 2 ]
do
  bash /home/laoma/cpu_load &
  ((i++))
done

示例2： 控制并发数量不能超过CPU数量

[laoma@shell ~]$ vim cpu_load
#!/bin/bash
while true
do
  ((1+1))
done &

# 只允许改进程运行10s
pid=$!
sleep 10 && kill -9 $pid

[laoma@shell ~]$ vim multi_cpu_load
#!/bin/bash
cpu_count=$(lscpu | awk '/^CPU\(s\):/ { print $2}')
while true
do
  bash /home/laoma/cpu_load &
  # 控制并发数量不能大于cpu数量  
  while true
  do
    jobs=$(jobs -l |wc -l)
    if [ $jobs -ge $cpu_count ];then
      # 如果并发数大于cpu数量，则sleep 3s后继续检测
      sleep 3
    else
      # 如果并发数小于cpu数量，则退出当前while 循环的并发检测
      break
    fi
  done
done

wait 指令

等后台任务运行完成。

#!/bin/bash
> /tmp/sleep
i=1
while [ $i -le 10 ]
do
  ( sleep $i && echo sleep $i >> /tmp/sleep )&
  ((i++))
done
# 等待前面后台任务运行完成后再运行wait后指令
wait
cat /tmp/sleep

10.4 企业生产实战：while 循环语句实践

示例1： 每隔2秒输出一次系统负载（负载是系统性能的基础重要指标）情况。

[laoma@shell ~]$ cat while1.sh 
#!/bin/bash
while true
do
  uptime
  sleep 2
done

[laoma@shell ~]$ bash while1.sh
 17:45:08 up  8:39,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
 17:45:10 up  8:39,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
 17:45:12 up  8:39,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
 17:45:14 up  8:39,  2 users,  load average: 0.00, 0.01, 0.05
^C
# 按 ctrl+c 停止运行

[laoma@shell ~]$ cat while2.sh 
#!/bin/bash
while true
do
  uptime >> /tmp/loadaverage.log
  sleep 2
done
# 放到后台运行
[laoma@shell ~]$ bash while2.sh &
[laoma@shell ~]$ tail -f while2.sh

示例2： 后台检测sshd服务，如果未运行，则重启sshd服务。

while格式：

#!/bin/bash
while true
do 
  systemctl is-active sshd.service &>/dev/null
  if [ $? -ne 0 ];then 
    systemctl restart sshd.service  &>/dev/null
  fi
  sleep 5
done

until格式：

#!/bin/bash
until false
do 
  systemctl is-active sshd.service &>/dev/null
  if [ $? -ne 0 ];then 
    systemctl restart sshd.service  &>/dev/null
  fi
  sleep 5
done

示例3： 使用while守护进程的方式监控网站，每隔3秒确定一次网站是否正常。

[laoma@shell scripts]$ cat check_url.sh 
#!/bin/bash

if [ $# -ne 1 ];then
  echo "Usage: $0 url"
  exit 1
fi

url="$1"

while true
do
  if curl -o /dev/null -s --connect-timeout 5 $url;then
    echo $url is ok.
  else
    echo $url is error.
  fi
  sleep 3
done

执行结果

[laoma@shell scripts]$ bash check_url.sh 
Usage: check_url.sh url

[laoma@shell scripts]$ bash check_url.sh www.baidu.com
www.baidu.com is ok.
www.baidu.com is ok.
^C

[laoma@shell scripts]$ bash check_url.sh www.baidu.co
www.baidu.co is error.
www.baidu.co is error.
^C

示例4： 手机发信息平台：

每发一次短信（输出当前余额）花费1角5分钱
当余额低于1角5分钱时就不能再发短信了，提示“余额不足，请充值”
用户充值后可以继续发短信

#!/bin/bash

# 默认金额
money=0.5

# 保存消息的文件
msg_file=/tmp/message
# 清空消息文件
> $msg_file

# 手机操作菜单
function print_menu () {
  cat << EOF
1. 查询余额
2. 发送消息
3. 充值
4. 退出
EOF
}

# 检查数字函数
function check_digit () {
  expr $1 + 1 &> /dev/null && return 0 || return 1
}

# 显示余额函数
function check_money_all () {
    echo "余额为：$money。"
}

# 检查余额是否充足
function check_money () {
  new_money=$(echo "$money*100"|bc|cut -d . -f1)
  if [ ${new_money} -lt 15 ];then
    echo "余额不足，请充值。"
    # 余额不足，返回值为1
    return 1
  else
    # 余额充足，返回值为0
    return 0
  fi
}

# 充值函数
function chongzhi () {
  read -p "充值金额（单位：元）：" chongzhi_money
  while true
  do
    check_digit $chongzhi_money
    if [ $? -eq 0 ] && [ ${chongzhi_money} -ge 1 ];then
      money=$( echo "($money+${chongzhi_money})"|bc)
      echo "当前余额为：$money"
      return 0
    else
      read -p "重新输入充值金额：" chongzhi_money 
    fi
  done
}

# 发送消息函数
function send_msg () {
  # 检查余额是否充足
  check_money
  # 返回值与0比较，判定余额是否充足
  if [ $? -eq 0 ];then
    read -p "msg: " message
    echo "$message" >> ${msg_file}

    # bc计算器计算的结果，如果值小于1，则前面的0省略
    new_money=$(echo "scale=2;($money*100-15)" | bc |cut -d. -f1 )
    if [ ${new_money} -ge 100 ];then
      money=$(echo "scale=2;${new_money}/100" | bc )
    else
      money=0$(echo "scale=2;${new_money}/100" | bc )
    fi
    echo "当前余额为：$money"
  fi
}

# 主程序
while true
do
  print_menu
  echo
  read -p "请输入你的选择：" choice
  clear
  case  $choice in
    1)
      check_money_all
      ;;
    2)
      send_msg
      ;;
    3)
      chongzhi
      ;;
    4)
      exit
      ;;
    *)
      echo "只能从1、2、3、4中选择。" 
      ;;
  esac
  echo
done

10.5 while 循环按行读文件的方式总结

示例：读取/etc/hosts内容

[laoma@shell scripts]$ cat /etc/hosts
127.0.0.1   localhost localhost.localdomain localhost4 localhost4.localdomain4
::1         localhost localhost.localdomain localhost6 localhost6.localdomain6
10.1.8.88 laoma-shell

方式1：采用exec读取文件，然后进入while 循环处理。

#!/bin/bash
exec < /etc/hosts
while read line
do
  echo $line
done

方式2：使用cat读取文件内容，然后通过管道进入while 循环处理。

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

方式3：在while 循环结尾done处通过输入重定向指定读取的文件。

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

方式4：定义shell分隔符为换行符

#!/bin/bash
IFS=$'\n'
for line in $(cat /etc/hosts)
do
  echo $line
done

10.6 企业级生产高级实战案例

写一个Shell脚本解决类DDoS攻击的生产案例。

示例1：请根据Web日志，监控某个IP短时内PV达到一个阈值，即调用防火墙命令封掉对应的IP。防火墙命令：“iptables -I INPUT -s IP地址 -j DROP”

分析题目

分析Web日志，可以每分钟或每小时分析一次，这里给出按小时处理的方法。可以将日志按小时进行分割，分成不同的文件，根据分析结果把PV数高的单IP封掉。

例如，每小时单IP的PV数超过500，则即刻封掉，这里简单地把日志的每一行近似看作一个PV，实际工作中需要计算实际页面的数量，而不是请求页面元素的数量，另外，很多公司都是以NAT形式上网的，因此每小时单IP的PV数超过多少就会被封掉，还要根据具体的情况具体分析，本题仅给出一个实现的案例，读者使用时需要考虑自身网站的业务去使用。

参考答案
```
#!/bin/bash
logfile=$1
while true
do
  awk '{print $1}' $logfile | grep -v "^$" | sort |uniq -c > /tmp/tmp.log
  exec < /tmp/tmp.log
  while read line
  do
    # 获取IP
    ip=$(echo $line |awk '{print $2}')
    # 获取对应数量
    count=$(echo $line |awk '{print $1}')
    # 如果数量超过500，而且当前防火墙列表中没有封该IP，则调用iptables封掉该IP
    if [ $count -gt 500 ] && [ $(iptables -L -n|grep "$ip" |wc -l) -lt 1 ];then
      iptables -I INPUT -s $ip -j DROP
      # 记录IP地址
      echo "$ip is dropped" >> /tmp/droplist_$(date +%F).log
    fi
  done
  # 1小时统计一次
  sleep 3600
done
```

示例2：请根据系统网络连接数，监控某个IP的并发连接数，如果连接数达到100，即调用防火墙命令封掉对应的IP。防火墙命令：“iptables -I INPUT -s IP地址 -j DROP”

分析题目

首先要分析单IP占网络连接数的情况，即取当前网络连接状态为ESTABLISHED的行数，然后分析对应客户端列不同IP连接数量的排序，对排序比较高的IP进行封堵。

参考答案

#!/bin/bash
while true
do
  ss -t | grep ESTAB|awk '{print $4}' | cut -d: -f1 | sort |uniq -c > /tmp/tmp.log
  exec < /tmp/tmp.log
  while read line
  do
    # 获取IP
    ip=$(echo $line |awk '{print $2}')
    # 获取对应数量
    count=$(echo $line |awk '{print $1}')
    # 如果数量超过500，而且当前防火墙列表中没有封该IP，则调用iptables封掉该IP
    if [ $count -gt 500 ] && [ $(iptables -L -n|grep "$ip" |wc -l) -lt 1 ];then
      iptables -I INPUT -s $ip -j DROP
      # 记录IP地址
      echo "$ip is dropped" >> /tmp/droplist_$(date +%F).log
    fi
  done
  # 10秒统计一次
  sleep 10
done

10.7 本章小结

while 循环结构及相关语句综合实践小结
- while 循环的特长是执行守护进程，以及实现我们希望循环持续执行不退出的应用，适合用于频率小于1分钟的循环处理，其他的while 循环几乎都可以被后面即将要讲到的for循环及定时任务crond功能所替代。
- case语句可以用if语句来替换，而在系统启动脚本时传入少量固定规则字符串的情况下，多用case语句，其他普通判断多用if语句。
- 一句话场景下，if语句、for语句最常用，其次是while(守护进程)、case(服务启动脚本)。
Shell脚本中各个语句的使用场景
- 条件表达式，用于简短的条件判断及输出（文件是否存在，字符串是否为空等）
- if取值判断，多用于不同值数量较少的情况。
- for最常用于正常的循环处理中while多用于守护进程、无限循环（要加sleep和usleep控制频率）场景。
- case多用于服务启动脚本中，打印菜单可用select语句，不过很少见，一般用cat的here文档方法来替代。
- 函数的作用主要是使编码逻辑清晰，减少重复语句开发。

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