shell数据筛选与处理

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聊聊大家常说的数据分析：

• 数据收集：负责数据的收集
• 数据清洗：负责数据的筛选
• 数据分析：数据运算、整理
• 数据展示：图表或表格方式输出结果

shell 脚本数据的处理

​ 1）数据检索:grep tr cut

​ 2）数据处理:uniq sort tee paste xargs

之前的脚本中我们都是通过 grep、cut、tr、uniq、sort 等命令通过管道组合在一起将字符串检索出来，然后在通过 shell 中对应的运算得到结果，在数据检索过程中大家可能也体会到了其中的辛苦和蹩脚。没办法，会的就这么多，还需要完成任务。

缺点：复杂的命令组合

​ 多次运算

​ 上手难

解决办法

好了，学完这节课大家的所有之前的痛苦就都能解决了，今天要给大家介绍一个更加厉害的命令 awk。他可以让大家从输出流中检索出自己需要的数据而不需要再向以前那样通过大量命令组合来完成，只需一个命令 awk 就能完成。并且还能够通过 awk 对数据进行处理，而不再需要额外的 shell 运算。

awk 的应用场景

​ 字符串截取

​ 数据运算

比如内存使用率脚本

shell 对输出流的处理 -awk

1、awk 介绍

在日常计算机管理中，总会有很多数据输出到屏幕或者文件，这些输出包含了标准输出、标准错误输出。默认情况下，这些信息全部输出到默认输出设备—屏幕。然而，大量的数据输出中，只有一小部分是我们需要重点关注的，我们需要把我们需要的或者关注的这些信息过滤或者提取以备后续需要时调用。早先的学习中，我们学过使用 grep 来过滤这些数据，使用 cut、tr 命令提出某些字段，但是他们都不具备提取并处理数据的能力，都必须先过滤，再提取转存到变量，然后在通过变量提取去处理，比如：

内存使用率的统计步骤

1) 通过 free - m 提取出内存总量，赋值给变量 memory_totle

2）通过 free - m 提取出 n 内存使用量，赋值给变量 memory_use

3）通过数学运算计算内存使用率

需要执行多步才能得到内存使用率，那么有没有一个命令能够集过滤、提取、运算为一体呢？当然，就是今天我要给大家介绍的命令：awk

平行命令还有 gawk、pgawk、dgawk

awk 是一种可以处理数据、产生格式化报表的 语言 ，功能十分强大。awk 认为文件中的 每一行是一条记录 记录与记录的分隔符为换行符, 每一列是一个字段 字段与字段的分隔符默认是一个或多个空格或 tab 制表符.

awk 的工作方式是读取数据，将每一行数据视为一条记录（record）每条记录以字段分隔符分成若干字段，然后输出各个字段的值.

2、awk 语法

awk [options]‘[BEGIN]{program}[END]’[FILENAME]

常用命令选项
-F fs 指定描绘一行中数据字段的文件分隔符  默认为空格
-f file 指定读取程序的文件名
-v var=value 定义 awk 程序中使用的变量和默认值

注意：awk 程序由左大括号和右大括号定义。程序命令必须放置在两个大括号之间。由于 awk 命令行假定程序是单文本字符串，所以必须将程序包括在单引号内。1）程序必须放在大括号内
2）程序必须要用单引号引起来

awk 程序运行优先级是:
    1)BEGIN: 在开始处理数据流之前执行，可选项
    2)program: 如何处理数据流，必选项
    3)END: 处理完数据流后执行，可选项

3、awk 基本应用

能够熟练使用 awk 对标准输出的行、列、字符串截取

学习用例
[root@zutuanxue ~]# cat test 
1 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
2 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
3 the quick brown fox         jumps over the lazy cat . dog
4 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
5 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog

3.1）awk 对字段 (列) 的提取

字段提取: 提取一个文本中的一列数据并打印输出

字段相关内置变量

$0 表示整行文本

$1 表示文本行中的第一个数据字段

$2 表示文本行中的第二个数据字段

$N 表示文本行中的第 N 个数据字段

$NF 表示文本行中的最后一个数据字段

读入 test 每行数据并把每行数据打印出来
[root@zutuanxue ~]# awk '{print $0}' test 
1 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
2 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
3 the quick brown fox         jumps over the lazy cat . dog
4 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
5 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog

打印 test 第六个字段
[root@zutuanxue ~]# awk '{print $6}' test
jumps
jumps
jumps
jumps
jumps


打印 test 最后一个字段
[root@zutuanxue ~]# awk '{print $NF}' test
dog
dog
dog
dog
dog

3.2）命令选项详解

-F: 指定字段与字段的分隔符

当输出的数据流字段格式不是 awk 默认的字段格式时，我们可以使用 - F 命令选项来重新定义数据流字段分隔符。比如:

处理的文件是 /etc/passwd，希望打印第一列、第三列、最后一列

[root@zutuanxue ~]# awk -F ':' '{print $1,$3,$NF}' /etc/passwd
root 0 /bin/bash
bin 1 /sbin/nologin
daemon 2 /sbin/nologin
adm 3 /sbin/nologin
lp 4 /sbin/nologin
sync 5 /bin/sync
shutdown 6 /sbin/shutdown
halt 7 /sbin/halt
mail 8 /sbin/nologin
operator 11 /sbin/nologin
games 12 /sbin/nologin
ftp 14 /sbin/nologin
nobody 99 /sbin/nologin
systemd-network 192 /sbin/nologin
dbus 81 /sbin/nologin
polkitd 999 /sbin/nologin
postfix 89 /sbin/nologin
chrony 998 /sbin/nologin
sshd 74 /sbin/nologin
ntp 38 /sbin/nologin
tcpdump 72 /sbin/nologin
nscd 28 /sbin/nologin
mysql 997 /sbin/nologin
www 996 /sbin/nologin
apache 48 /sbin/nologin
tss 59 /sbin/nologin
zabbix 995 /sbin/nologin
saslauth 994 /sbin/nologin
grafana 993 /sbin/nologin

可以看的出，awk 输出字段默认的分隔符也是空格

-f file: 如果 awk 命令是日常重复工作，而又没有太多变化，可以将程序写入文件，每次使用 - f 调用程序文件就好，方便，高效。

[root@zutuanxue ~]# cat abc 
{print $1,$3,$NF}

[root@zutuanxue ~]# awk -f abc test
1 quick dog
2 quick dog
3 quick dog
4 quick dog
5 quick dog

-v 定义变量，既然作者写 awk 的时候就是按着语言去写的，那么语言中最重要的要素—变量肯定不能缺席，所以可以使用 - v 命令选项定义变量

[root@zutuanxue ~]# awk -v name='baism' 'BEGIN{print name}'
baism

定义了一个变量 name=baism，然后调用变量读出数据。

3.3）awk 对记录 (行) 的提取

记录提取：提取一个文本中的一行并打印输出

记录的提取方法有两种：a、通过行号 b、通过正则匹配

记录相关内置变量

NR: 指定行号 number row

提取 test 第三行数据

指定行号为3
[root@zutuanxue ~]# awk 'NR==3{print $0}' test 
3 the quick brown fox         jumps over the lazy cat . dog

指定行的第一个字段精确匹配字符串为3
[root@zutuanxue ~]# awk '$1=="3"{print $0}' test 
3 the quick brown fox         jumps over the lazy cat . dog

3.4）awk 对字符串提取

记录和字段的汇合点就是字符串

打印 test 第三行的第六个字段
[root@zutuanxue ~]# awk 'NR==3{print $6}' test
jumps

4、awk 程序的优先级

awk 代码块的优先级

关于 awk 程序的执行优先级，BEGIN 是优先级最高的代码块，是在执行 PROGRAM 之前执行的，不需要提供数据源，因为不涉及到任何数据的处理，也不依赖与 PROGRAM 代码块；PROGRAM 是对数据流干什么，是必选代码块，也是默认代码块。所以在执行时必须提供数据源；END 是处理完数据流后的操作，如果需要执行 END 代码块，就必须需要 PROGRAM 的支持，单个无法执行。

BEGIN：处理数据源之前干什么 不需要数据源就可以执行

PROGRAM：对数据源干什么【默认必须有】需要数据源

END：处理完数据源后干什么 需要 program 需要数据源

优先级展示
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print"hello zutuanxue"}{print $0}END{print"bye zutuanxue"}' test
hello zutuanxue
1 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
2 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
3 the quick brown fox         jumps over the lazy cat . dog
4 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
5 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
bye zutuanxue

不需要数据源，可以直接执行
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print"hello world"}'
hello world

没有提供数据流，所以无法执行成功
[root@zutuanxue ~]# awk '{print"hello world"}'
[root@zutuanxue ~]# awk 'END{print"hello world"}'

5、awk 高级应用

awk 是一门 语言，那么就会符合语言的特性，除了可以定义变量外，还可以定义数组，还可以进行运算，流程控制，我们接下来看看吧。

5.1）awk 定义变量和数组

定义变量

[root@zutuanxue ~]# awk -v name='baism' 'BEGIN{print name}'
baism

[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{name="baism";print name}'
baism

数组定义方式: 数组名[索引]= 值

定义数组 array，有两个元素，分别是100，200，打印数组元素。[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{array[0]=100;array[1]=200;print array[0],array[1]}'
100 200

[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{a[0]=100;a[1]=200;print a[0]}'
100
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{a[0]=100;a[1]=200;print a[1]}'
200

5.2）awk 运算

1. 赋值运算 =
2. 比较运算 > >= == < <= !=
3. 数学运算 + – * / % ** ++ –
4. 逻辑运算 && ||！
5. 匹配运算 ~ !~ 精确匹配 == !=

a. 赋值运算：主要是对变量或者数组赋值，如：

变量赋值 name=‘baism’school=‘zutuanxue’

数组赋值 array[0]=100

[root@zutuanxue ~]# awk -v name='baism' 'BEGIN{print name}'
baism

[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{school="zutuanxue";print school}'
zutuanxue

[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{array[0]=100;print array[0]}'
100

b. 比较运算，如果比较的是字符串则按 ascii 编码顺序表比较。如果结果返回为真则用 1 表示，如果返回为假则用 0 表示

ascii

[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print"a">="b"}'
0
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print"a"<="b"}'
1

[root@zutuanxue ~]# awk '$1>4{print $0}' test
5 the quick brown fox jumps over the lazy cat . dog
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100 >= 1}'
1
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100 == 1}'
0
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100 <= 1}'
0
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100 < 1}'
0
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100 != 1}'
1

c. 数学运算

[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100+3}'
103
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100-3}'
97
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100*3}'
300
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100/3}'
33.3333
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100**3}'
1000000
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100%3}'
1
[root@zutuanxue ~]# awk -v 'count=0' 'BEGIN{count++;print count}'
1
[root@zutuanxue ~]# awk -v 'count=0' 'BEGIN{count--;print count}'
-1

d. 逻辑运算

与运算: 真真为真，真假为假，假假为假
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100>=2 && 100>=3}'
1
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100>=2 && 1>=100}'
0

或运算: 真真为真，真假为真，假假为假
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100>=2 || 1>=100}'
1
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{print 100>=200 || 1>=100}'
0

非运算
[root@manage01 resource]# awk 'BEGIN{print ! (100>=2)}'
0

e. 匹配运算

[root@zutuanxue ~]# awk -F ':' '$1 ~"^ro"{print $0}' /etc/passwd
root:x:0:0:root:/root:/bin/bash

[root@zutuanxue ~]# awk -F ':' '$1 !~"^ro"{print $0}' /etc/passwd
bin:x:1:1:bin:/bin:/sbin/nologin
daemon:x:2:2:daemon:/sbin:/sbin/nologin
adm:x:3:4:adm:/var/adm:/sbin/nologin
lp:x:4:7:lp:/var/spool/lpd:/sbin/nologin
sync:x:5:0:sync:/sbin:/bin/sync
shutdown:x:6:0:shutdown:/sbin:/sbin/shutdown
halt:x:7:0:halt:/sbin:/sbin/halt
mail:x:8:12:mail:/var/spool/mail:/sbin/nologin
operator:x:11:0:operator:/root:/sbin/nologin
games:x:12:100:games:/usr/games:/sbin/nologin
ftp:x:14:50:FTP User:/var/ftp:/sbin/nologin
nobody:x:99:99:Nobody:/:/sbin/nologin
systemd-network:x:192:192:systemd Network Management:/:/sbin/nologin
dbus:x:81:81:System message bus:/:/sbin/nologin
polkitd:x:999:997:User for polkitd:/:/sbin/nologin
postfix:x:89:89::/var/spool/postfix:/sbin/nologin
chrony:x:998:996::/var/lib/chrony:/sbin/nologin
sshd:x:74:74:Privilege-separated SSH:/var/empty/sshd:/sbin/nologin
ntp:x:38:38::/etc/ntp:/sbin/nologin
tcpdump:x:72:72::/:/sbin/nologin
nscd:x:28:28:NSCD Daemon:/:/sbin/nologin
mysql:x:997:995::/home/mysql:/sbin/nologin
www:x:996:994::/home/www:/sbin/nologin
apache:x:48:48:Apache:/usr/share/httpd:/sbin/nologin
tss:x:59:59:Account used by the trousers package to sandbox the tcsd daemon:/dev/null:/sbin/nologin
zabbix:x:995:993:Zabbix Monitoring System:/var/lib/zabbix:/sbin/nologin
saslauth:x:994:76:Saslauthd user:/run/saslauthd:/sbin/nologin
grafana:x:993:992:grafana user:/usr/share/grafana:/sbin/nologin

5.3）awk 环境变量

变量	描述
FIELDWIDTHS	以空格分隔的数字列表，用空格定义每个数据字段的精确宽度
FS	输入字段分隔符号 数据源的字段分隔符 -F
OFS	输出字段分隔符号
RS	输入记录分隔符
ORS	输出记录分隔符号

FIELDWIDTHS: 重定义列宽并打印，注意不可以使用 $0 打印所有，因为 $0 是打印本行全内容，不会打印你定义的字段
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{FIELDWIDTHS="5 2 8"}NR==1{print $1,$2,$3}' /etc/passwd
root: x: 0:0:root

FS: 指定数据源中字段分隔符，类似命令选项 -F
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{FS=":"}NR==1{print $1,$3,$NF}' /etc/passwd
root 0 /bin/bash

OFS: 指定输出到屏幕后字段的分隔符
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{FS=":";OFS="-"}NR==1{print $1,$3,$NF}' /etc/passwd
root-0-/bin/bash

RS: 指定记录的分隔符
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{RS=""}{print $1,$13,$25,$37,$49}' test
1 2 3 4 5

将记录的分隔符修改为空行后，所有的行会变成一行，所以所有字段就在一行了。ORS: 输出到屏幕后记录的分隔符，默认为回车
[root@zutuanxue ~]# awk 'BEGIN{RS="";ORS="*"}{print $1,$13,$25,$37,$49}' test
1 2 3 4 5*[root@zutuanxue ~]# 

可以看出，提示符和输出在一行了，因为默认回车换成了 *

5.4）流程控制

if 判断语句

学习用例
[root@zutuanxue ~]# cat num
1
2
3
4
5
6
7
8
9

单 if 语句
打印 $1 大于 5 的行
[root@zutuanxue ~]# awk '{if($1>5)print $0}' num
6
7
8
9

if...else 语句
假如 $1 大于 5 则除以 2 输出，否则乘以 2 输出
[root@zutuanxue ~]# awk '{if($1>5)print $1/2;else print $1*2}' num
2
4
6
8
10
3
3.5
4
4.5

for 循环语句

学习用例
[root@zutuanxue ~]# cat num2
60 50 100
150 30 10
70 100 40

将一行中的数据都加起来  $1+$2+$3
[root@zutuanxue ~]# awk '{sum=0;for (i=1;i<4;i++){sum+=$i}print sum}' num2
210
190
210

如果看的不明白可以看下面格式
[root@zutuanxue ~]# awk '{
> sum=0
> for (i=1;i<4;i++) {>     sum+=$i
> }
> print sum
> }' num2
210
190
210

while 循环语句–先判断后执行

学习用例
[root@zutuanxue ~]# cat num2
60 50 100
150 30 10
70 100 40

将文件中的每行的数值累加，和大于或等于 150 就停止累加
[root@zutuanxue ~]# awk '{sum=0;i=1;while(sum<150){sum+=$i;i++}print sum}' num2
210
150
170



如果看的不明白可以看下面格式
[root@zutuanxue ~]# awk '{
sum=0
i=1
while (sum<150) {sum+=$i
   i++
}
print sum
}' num2
210
150
170

do…while 循环语句–先执行后判断

学习用例
[root@zutuanxue ~]# cat num2
60 50 100
150 30 10
70 100 40

将文件中的每行的数值累加，和大于或等于 150 就停止累加
[root@zutuanxue ~]# awk '{sum=0;i=1;do{sum+=$i;i++}while(sum<150);print sum}' num2
210
150
170
如果看的不明白可以看下面格式
[root@zutuanxue ~]# awk '{
> sum=0
> i=1
> do {> sum+=$i
> i++
> }while (sum<150)
> print sum
> }' num2
210
150
170

循环控制语句

break 跳出循环, 继续执行后续语句

学习用例
[root@zutuanxue ~]# cat num2
60 50 100
150 30 10
70 100 40

累加每行数值，和大于 150 停止累加
[root@zutuanxue ~]# awk '{
> sum=0
> i=1
> while (i<4){>    sum+=$i
>    if (sum>150){>       break
>    }
>    i++
> }
> print sum
> }' num2
210
180
170