bash脚本测试总结
BASH 的调试手段
By WEN Pingbo of TinyLab.org 2015/06/01
平时在写 BASH 脚本时，总是会碰到让人抓狂的 BUG。和 C/C++ 这么丰富的调试工具相比，BASH 又有什么调试手段呢？
1 echo/print (普通技)
打印一些变量，或者提示信息。这应该是一个通用的方法了。在 BASH 里，我们可以简单的用 echo，或者 print 来输出一些 log，或者加一些 loglevel 来过滤一些 log。这里贴一下我平常用的函数：
这里的实现只是简单的加了一个 loglevel，其实可以把 log 输出到一个文件中，或者给 log 加上颜色。比如：
2 set -x (稀有技)
-x(xtrace) 选项会导致 BASH 在执行命令之前，先把要执行的命令打印出来。这个选项对调试一些命令错误很有帮助。
有的时候，由于传进来的参数带有一些特殊字符，导致 BASH 解析时不是按照我们预想的进行。这个时候，把 -x 打开，就能在命令执行前，把扩展后的命令打印出来。比如基于前面写的函数：
然后就可以看到如下输出：
如果想全程打开 xtrace，可以在执行脚本的时候加 -x 参数。
3 trap/bashdb (史诗技)
为了方便调试，BASH 也提供了陷阱机制。这跟之前介绍的两种方法高级不少。我们可以利用 trap 这个内置命令来指定各个 sigspec 应该执行的命令。trap 的具体用法如下：
sigspec 包括 <signal.h> 中定义的各个 signal， EXIT，ERR，RETURN 和 DEBUG。
各个 signal 这里就不介绍了。EXIT 会在 shell 退出时执行指定的命令。若当前 shell 中有命令执行返回非零值，则会执行与 ERR 相关联的命令。而 RETURN 是针对 source 和 .，每次执行都会触发 RETURN 陷阱。若绑定一个命令到 DEBUG，则会在每一个命令执行之前，都会先执行 DEBUG 这个 trap。这里要注意的是，ERR 和 DEBUG 只在当前 shell 有效。若想函数和子 shell 自动继承这些 trap，则可以设置 -T(DEBUG/RETURN) 和 -E(ERR)。
比如，下面的脚本会在退出时，执行echo：
或者，让脚本中命令出错时，把相应的命令打印出来：
这个脚本的输出如下：
亦或者，让脚本的命令单步执行：
其输出如下：
是不是有点意思了？其实有一个 bashdb 的开源项目，也是利用 trap 机制，模拟 gdb 做了一个 bash 脚本的调试器。它本身也是一个 bash 脚本。在加载要调试的脚本后，可以用和 gdb 类似的命令，甚至缩写也是一样的，大家可以尝试一下:)
(上个月沉迷于 Diablo3，最后发现自己脸不行，悴！还是回来写点东西吧！)
Read More:
1. 脚本测试的苦难
因为脚本使用的自由度很大，对于程序员限制很少，功能实现的随意性给测试带来了不少困难。首先，很多Shell脚本编写不规范，没有同意的Shell脚本编程规范，其次，脚本参数配置与程序逻辑混杂，区分不清晰。往往脚本作者同时承担多个开发任务，由于开发周期以及复杂的线上环境等原因，与其他脚本接口的沟通难以面面俱到，导致RD单元测试进行得很不充分。
2. 我们应该如何入手
首先，代码走查结合动态单步跟踪以及观察日志与文件输出，网络、CPU状态。
然后，撰写测试桩与驱动，白盒测试保证代码逻辑中循环和分支都能够走到，黑盒测试保证函数和功能脚本接口正确，输入输出符合设计预期。
对于异常处理，特别是变量的检查需要特别关注，变量在使用前都需要进行检查，是否为空？或者为0？对于文件名和路径必须检查，确认文件是否存在，路径是否可达之后再进行后续操作。
另外，需要考虑所依赖的其他功能脚本以及二进制工具，这些功能性单元应该如何使用，调用后的返回会有哪些情况，对于正常和异常结果，脚本是否能够捕捉到并且作出正确的判断。
3. 静态测试 && 动态测试
1) 新旧版本代码对比
可以基于icafe平台的codereview功能查看新旧版本的diff代码行，对比升级点，及时与RD沟通确认，避免遗漏，保证测试的全面性。代码对比的方式可能局限性比较大，适用于两个连续版本间代码结构无大的改动的情况，很多情况下，新版本的脚本会与之前的版本完全不同，Shell脚本与C语言模块有一个很大的区别就是，IM 模块C 代码的前后版本实现的承接关系很明显，但是Shell脚本不一定，可能后来的RD会将之前版本的脚本完全推翻。代码结构完全不同，因此在这种情况下，我们应该直接进入代码走查环节。
2) 代码走查
全面、深入、细致地关注脚本分支、循环逻辑正确性。
例如：retrbs重启脚本，在重启PS平台所有retrbs之后，需要清理PS平台retras cache，新增的启动方式升级分成两种启动方式，normal与continue模式，实际在codereview时发现normal方式重启完成后清理cache，continue方式重启完成后直接退出，这肯定是有问题的，因为按正常逻辑来说，不管那种启动方式，在重启完成之后都需要清理cache。
3) 搭建环境
搭建环境需要了解脚本的运行场景，运行频率，环境依赖以及与其配合的上下文脚本及程序：
脚本执行时所处的目录和配置文件
对应的产品模块功能
数据的周期性更新
server间的ssh认证
网络通信端口检查
脚本中的使用的工具
脚本硬件要求
比如说：脚本在什么目录下执行，每天几点钟执行，执行的时候需要什么数据以及工具提前准备好，等等。
4. 如何调试Shell脚本
1) 检查语法错误：
一般来说我们可以通过修改shell脚本的源代码，令其输出相关的调试信息来定位错误，那有没有不修改源代码来调试shell脚本的方法呢？答案就是使用shell的执行选，下面是一些常用选项的用法：
-n 只读取shell脚本，但不实际执行
-x 进入跟踪方式，显示所执行的每一条命令
-c "string" 从strings中读取命令
“-n”可用于测试shell脚本是否存在语法错误，但不会实际执行命令。在shell脚本编写完成之后，实际执行之前，首先使用“-n”选项来测试脚本是否存在语法错误是一个很好的习惯。因为某些shell脚本在执行时会对系统环境产生影响，比如生成或移动文件等，如果在实际执行才发现语法错误，您不得不手工做一些系统环境的恢复工作才能继续测试这个脚本。
“-c”选项使shell解释器从一个字符串中而不是从一个文件中读取并执行shell命令。当需要临时测试一小段脚本的执行结果时，可以使用这个选项，如下所示：
sh -c 'a=1;b=2;let c=$a+$b;echo "c=$c"'
"-x"选项可用来跟踪脚本的执行，是调试shell脚本的强有力工具。“-x”选项使shell在执行脚本的过程中把它实际执行的每一个命令行显示出来，并且在行首显示一个"+"号。 "+"号后面显示的是经过了变量替换之后的命令行的内容，有助于分析实际执行的是什么命令。 “-x”选项使用起来简单方便，可以轻松对付大多数的shell调试任务,应把其当作首选的调试手段。
2) 调试工具-bashdb
使用shell调试器bashdb，这是一个类似于GDB的调试工具，可以完成对shell脚本的断点设置，单步执行，变量观察等许多功能。
使用bashdb进行debug的常用命令
1.列出代码和查询代码类：
l 列出当前行以下的10行
- 列出正在执行的代码行的前面10行
. 回到正在执行的代码行
w 列出正在执行的代码行前后的代码
/pat/ 向后搜索pat
？pat？向前搜索pat
2.Debug控制类：
h 帮助
help 命令 得到命令的具体信息
q 退出bashdb
x 算数表达式 计算算数表达式的值，并显示出来
!!空格Shell命令 参数 执行shell命令
使用bashdb进行debug的常用命令(cont.)
控制脚本执行类：
n 执行下一条语句，遇到函数，不进入函数里面执行，将函数当作黑盒
s n 单步执行n次，遇到函数进入函数里面
b 行号n 在行号n处设置断点
del 行号n 撤销行号n处的断点
c 行号n 一直执行到行号n处
R 重新启动
Finish 执行到程序最后
cond n expr 条件断点
5. 脚本测试的基本流程
1.静态代码检查
2.单元测试1：针对每个功能函数撰写驱动和桩，验证所有分支
• 确认每个配置项以及设计的文件目录是否在使用前进行检查
• 确认所有的变量没有向外传播的危险
• 确认所产出的临时文件没有泄露，脚本自己会负责处理掉临时文件
3.单元测试2：对于单个功能脚本sh -x XXX.sh 跟踪脚本执行情况
4.集成测试1：对于所有脚本使用sh -x XXX.sh 跟踪脚本执行情况
5.集成测试2：模拟脚本生产环境，周期性连续多次执行全部功能脚本，监控脚本性能以及日志、临时文件等状态。
6. 脚本测试中遇到的问题和解决方案
1) 判断一个数组是否为空：
【脚本内容】：
if [ -z ${pg_readyDatalist[@]} ]
then
…………
fi
【问题】：不可如此判断，超过一个元素时，语法错误
【sh -x 执行】：
+ '[' -z model gtrindex ']'
retrbs_restart.sh: line 366: [: model: binary operator expected
【原因】：
-z 只能判断一个变量是否为空
判断一个list是否为空，应该：
【解决】判断list元素个数是否为0
例如： if [ ${#ps_retrbs[@]} -eq 0 ]
2) If语句判断
【脚本内容】：
if [ -f ./$i]
then
echo "test"
fi
【问题】： .$i] 的“]”前面没有空格，造成语法错误
【sh -x 执行】：./test.sh: line 3: [: missing `]
【原因】： If语句的条件判断“[ ]”，“[”之后和“]”之前必须有空格
【解决】加上空格
3) 字符串判断
【脚本内容】：
if [ "$1" = "continue" ] then
echo “succ”
fi
【问题】：$1为空，打印“succ”
【sh -x 执行】：succ
【原因】： $1为空会造成语法错误，返回0，继续执行if代码块中的逻辑，导致判断错误
【解决】修改成 if [ "a$1" = "acontinue" ]
4) 变量传播
【脚本内容】：
func(){
for((i=0;i<$RETRY_TIMES;i++))
do
NOTICE "delBlacklist”
done
}
for (( i=0; i<pggroup_size; i++))
do
func()
done
【问题】：“i”的值自增之后会传递到外层调用脚本，导致外层调用脚本的循环跳过或死循环
【解决】避免使用i,j,k等常见的循环控制变量，使用自定义的变量名，如retry_count等
在shell函数中定义的变量加上local关键字
5) 命令连接
问题一：
【脚本内容】：
cd to_del; rm -rf *
【问题】：如果cd 目录失败，rm -rf * 会错误地删除当前目录下的所有文件
【解决】使用 && 连接 cd失败将不会继续执行后面的命令
问题二：
【脚本内容】：
for data in ${datalist{@}}
do
runRemoteCmd ${host} "cd ${data_path}.new && [[ -f ${data_flag} ]]" || suc=0 && break
done
【问题】：这里的 || && 是同一个优先级
那么就是说 && 后面的语句 break无论什么情况下都不可能被执行到
【解决】拆成两条语句，单独判断suc
6) 文件泄露
【脚本内容】：
local status=$( mySsh ${remote_host} "{ ${command%%;}; }&>/tmp/$$ && echo 0 || echo 1" )
【问题】：上述代码将远程执行命令行的输出结果导入到一个以pid命名的临时文件中，在脚本关闭的时候没有清除，每一次执行将创建一个新文件，很可能导致文件泄露问题。
【解决】注意清理脚本生成的临时文件
7) ssh 远程执行后台命令不靠谱
【脚本内容】：
ssh hostname "cat bin &“
【执行】
[work@www.baidu.com bin]$ ssh localhost "cat bin &"
cat: bin: Is a directory
[work@www.baidu.com bin]$ echo $?
0
【问题】：命令执行错误，返回值为0
【解决】将远程命令放在前台执行：
[work@www.baidu.com bin]$ ssh localhost "cat bin"
cat: bin: Is a directory
[work@www.baidu.com bin]$ echo $?
1
8) 变量使用前使用unset清理
【脚本内容】：一般是针对脚本的配置文件
ps_retras[0]="work@www.baidu.com"
ps_retras[1]="work@www.baidu.com"
【问题】：如果OP修改ps_retras数组的配置，可能无法生效
【解决】使用unset进行清理
unset
功能说明：删除变量或函数。
语法：unset [-fv][变量或函数名称]
参数：
-f 仅删除函数。
-v 仅删除变量。
例如：unset ps_retras
ps_retras[0]="work@www.baidu.com"
ps_retras[1]=“work@www.baidu.com“
7. shell 内置变量
1) $FUNCNAME
函数的名字，类似于C语言中的内置宏__func__,但宏__func__ 只能代表当前所在的函数名，而$FUNCNAME的功能更强大，它是一个数组变量，其中包含了整个调用链上所有的函数的名字，故变量${FUNCNAME [0]}代表shell脚本当前正在执行的函数的名字，而变量${FUNCNAME[1]}则代表调用函数${FUNCNAME[0]}的函数的名字，依此类推。
2) $BASH_SOURCE
shell脚本源文件名，与FUNCNAME相对应
3) $BASH_LINENO
代表shell脚本的当前行号，类似于C语言中的内置宏__LINE__，与FUNCNAME相关联
BASH_LINENO[$i] 指示的是 FUNCNAME[$i + 1]被调用的位置
4) $PS4
第四级提示符变量$PS4 , $PS4的值将被显示在“-x”选项输出的每一条命令的前面。在Bash Shell中，缺省的$PS4的值是"+"号。(现在知道为什么使用"-x"选项时，输出的命令前面有一个"+"号了吧 )
通过修改$PS4的值，就可以达到sh –x 时显示行号还有函数名称的目的了。