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  • 实例解析shell子进程(subshell )

    http://blog.csdn.net/sosodream/article/details/5683515

    实例解析shell子进程(subshell )

    通过实例,解析个人对shell子进程的一个了解,主要包括以下几个方面

    1:什么是shell子进程

    2shell什么情况下会产生子进程

    3:子进程的特点与注意事项

    4:$变量$$在脚本里的意义,及如何得到子进程里的进程号

    参考文档:apuebashmaninfo文档

    1:什么是shell子进程

    子进程,是从父子进程的概念出发的,unix操作系统的进程从init进程开始(init进程为1,而进程号0为系统原始进程,以下讨论的进程原则上不包括进程0)均有其对应的子进程,就算是由于父进程先行结束导致的孤儿进程,也会被init领养,使其父进程ID1

    也因为所有的进程均有父进程,事实上,所有进程的创建,都可视为子进程创建过程。在apue一书里提及unix操作系统进程的创建,大抵上的模式都是进行fork+exec类系统调用。

    理解子进程的创建执行,需要至少细分到二个步骤,包括

    通过fork创建子进程环境,

    通过exec加载并执行进程代码。

    其间诸如继承的环境变量等细节,可以查看apue第八章相关章节。

    shell子进程(以下均称subshell),顾名思义,就是由“当前shell进程”创建的一个子进程

    2shell什么情况下会产生子进程

    以下几个创建子进程的情况。(以下英文摘自info bash)

    1&,提交后台作业

    If a command is terminated by the control operator `&', the shell executes the command asynchronously in a subshell.

    2:管道

    Each command in a pipeline is executed in its own subshell

    3:括号命令列表

    ()操作符

         Placing a list of commands between parentheses causes a subshell

         environment to be created

    4:执行外部脚本、程序:

    When Bash finds such a file while searching the `$PATH' for a command, it spawns a subshell to execute it.  In other words, executing

                         filename ARGUMENTS

            is equivalent to executing

                       bash filename ARGUMENTS

    说明:大致上子进程的创建包括以上四种情况了。需要说明的是只要是符合上边四种情况之一,便会创建(fork)子进程,不因是否是函数,命令,或程序,也不会因为是内置函数(buitin)或是外部程序。

     

     

    此外,上边提到子进程创建与执行的二个步骤,shell子进程的创建在步骤之一并无多大差别,一般还是父进程调用fork产生进程环境,估在第二步exec的时候,是存在差别的。

    shell做为解释语言程序,提供给第二步exec加载和执行的程序体并不是脚本本身,而是由第一行#!指定的,默认为shell程序,当然也可以是awk,sed等程序,在之前写过的一篇文章里:shell脚本的set id如何生效就有提及。这里不再展开讨论。

    只不过子进程的执行会根据情况而有所差别,对于内置函数,exec程序体为shell程序,并在会在子shell直接调用内置函数,

    而外部函数或程序,在创建了子进程环境后,大致会有二种执行情况:

    1:直接exec外部程序,

    比如下边例子中直接执行的sleep,pstree命令等

    2subshellexec程序体为shell程序,在此基础上会进一步创建一个子进程以执行函数。

    比如下边例子中通过函数提交后台程序中的shell命令等

    例:内置函数(直接在subshell里执行,不管是否通过函数)

    [root@localhost shell]# mkfifo a

    [root@localhost shell]# type echo

    echo is a shell builtin

    [root@localhost shell]# b(){ echo a>a; }

    [root@localhost shell]# b &

    [1] 15697

    [root@localhost shell]# echo a>a &

    [2] 15732

    [root@localhost shell]# pstree -pa $$

    bash,571

      |-bash,15697

      |-bash,15732

      `-pstree,15734 -pa 571

    例:定义函数并提交后台进行

    (函数调用中的sleepsubshell之下又创建一个子进程,

    pstree,sleep命令的直接执行,则是直接在子进程上进行)

    [root@localhost shell]#  a(){ sleep 30;  } ;

    [root@localhost shell]# sleep 40 &

    [1] 15649

    [root@localhost shell]# a &

    [2] 15650

    [root@localhost shell]# pstree -pa $$

    bash,571

      |-bash,15650

      |   `-sleep,15651 30

      |-pstree,15652 -pa 571

      `-sleep,15649 40

    对于第四点,要注意,shell脚本的执行模式,在第四点的二种模式下,shell是会创建子进程的:

      filename ARGUMENTS

    bash filename ARGUMENTS

    shell同时提供二种不创建子程序的进程创建方式

    1source命令,使用方法

    Source   filename ARGUMENTS

     filename ARGUMENTS

    此种方法,直接在当前shell进程中执行filename脚本,filename结束后继续返回当前shell进程

    2exec命令,使用方法

    Exec  filename ARGUMENTS

    此种方法直接在当前shell进程中执行filname脚本,filename结束后退出当前shell进程

    3:子进程的特点与注意事项

    这方面不具体展开,只提一点写脚本容易出现的错误。

    做为子进程,其进程环境与父进程的环境是独立的, 所以在变量传递过程中,需要注意子进程内部不能更改到父进程的变量。

    比如如下通过管道求和并赋给外部变量sum例子,结果sum值并不会因此改变:

    [root@localhost shell]# sum=0

    [root@localhost shell]# echo '1 2 3 4' |sed 's/ //n/g'|while read line; do  sum+=$line; done

    [root@localhost shell]# echo $sum

    0

    [root@localhost shell]#

     

     

     

    bai@bbox:~$ echo '1 2 3 4' |sed 's/ / /g'|while read line; do sum+=$line; done;echo $sum

    bai@bbox:~$ echo '1 2 3 4' |sed 's/ / /g'|(while read line; do sum+=$line; done;echo $sum)
    1234
    bai@bbox:~$

     

     

     

    4:变量$$在脚本里的意义

    变量$$代表的是当前shell进程的进和id,这里要特别留意“当前shell”,

    看看info bash里的说明

    `$'

         Expands to the process ID of the shell.  In a `()' subshell, it

         expands to the process ID of the invoking shell, not the subshell.

    再看看man bash里的说明

      $     

    Expands  to  the process ID of the shell.  In a () subshell, it expands to the process ID of the current  shell, not the subshell.

    所以在实际环境中,$$并不一定“当前进程”的进程号,而是当前shell进程的进程号。

    从文档中,需要留意的便是 invoking shell (info)   current  shell(man)  当前subshell进程的关系了

     

    这就引出了几个问题

    1:到底怎么样算是  current  shell

    2:子进程里的$$对应的是哪个  current  shell

    3:如何猎取子进程的$$?

     

    做为调试和测试,下边的例子引用几个变量,

    BASH_SOURCE'

         An array variable whose members are the source filenames

         corresponding to the elements in the `FUNCNAME' array variable.

    `BASH_LINENO'

         An array variable whose members are the line numbers in source

         files corresponding to each member of FUNCNAME.

         `${BASH_LINENO[$i]}' is the line number in the source file where

         `${FUNCNAME[$i]}' was called.  The corresponding source file name

         is `${BASH_SOURCE[$i]}'.  Use `LINENO' to obtain the current line

         number.

    `FUNCNAME'

         An array variable containing the names of all shell functions

         currently in the execution call stack.  The element with index 0

         is the name of any currently-executing shell function.  The

         bottom-most element is "main".  This variable exists only when a

         shell function is executing.  Assignments to `FUNCNAME' have no

         effect and return an error status.  If `FUNCNAME' is unset, it

         loses its special properties, even if it is subsequently reset.

    脚本里set -x,并设置PS4跟踪程序执行过程

    PS4='+[$SHELL][$BASH_SUBSHELL][$PPID-$$][$LINENO]["${BASH_SOURCE[*]}"][${FUNCNAME[*]}][${BASH_LINENO[*]}]/n   +

    PS4设置显示值如下:

    [$SHELL]:当前shell路径

    [$BASH_SUBSHELL]:子shell路径长度

    [$PPID-$$]:父进程id,和变量$$值(current  shell进程ID

    [$LINENO]:在当前shell的命令行号

    ["${BASH_SOURCE[*]}"]:源脚本程序文件记录队列

    [${FUNCNAME[*]}]:函数调用记录队列

    [${BASH_LINENO[*]}]:执行行号记录队列

    程序如下:

    [root@localhost shell]# cat -n subshell.sh

    +[/bin/bash][0][569-571][1060][""][][]

       +cat -n subshell.sh

         1  #!/bin/bash

         2

         3  set -x

         4  sub2() {

         5  #       sh subshell2.sh

         6          sleep 1

         7  }

         8  sub() {

         9          sub2 &

        10          sleep 20

        11  }

        12  sub  &

        13  pstree -p $PPID

    执行结果如下:

    [root@localhost shell]# bash subshell.sh

    +[/bin/bash][0][569-571][1059][""][][]

       +bash subshell.sh

    +[/bin/bash][0][571-17858][12]["subshell.sh"][][0]

       +sub

    +[/bin/bash][0][571-17858][13]["subshell.sh"][][0]

       +pstree -p 571

    +[/bin/bash][1][571-17858][10]["subshell.sh subshell.sh"][sub main][12 0]

       +sleep 20

    +[/bin/bash][1][571-17858][9]["subshell.sh subshell.sh"][sub main][12 0]

       +sub2

    +[/bin/bash][2][571-17858][6]["subshell.sh subshell.sh subshell.sh"][sub2 sub main][9 12 0]

       +sleep 1

    bash(571)---bash(17858)-+-bash(17859)-+-bash(17860)---sleep(17863)

                            |             `-sleep(17862)

                            `-pstree(17861)

    说明:

    1

    首先在当前shell(进程id 571)下执行subshell.sh ,产生子进程,

    [$PPID-$$]=[571-17858]显示此时执行subshell.sh脚本的进程号为17858

    [][0]显示未进行函数调用,未产生函数记录记录

    说明在subshell.sh执行进程里,$$值保存的“current shell”即为本身,17858

    [$LINENO]=[12]显示在subshell.sh12行调用sub函数

    sub函数在程序里通过&提交后台方式调用,

    进程树显示,sub函数的调用在17858进程后创建子进程17859,执行体为bash

    此时,ppid指示父进程为571$$变量值为17858

    说明对于sub调用产生的进程,其“current shell”仍然为subshell.sh脚本执行进程17858

    [$LINENO]=[13]显示在subshell.sh13行执行pstree命令

    pstree命令调用方式是在脚本里直接调用

    进程树显示,pstree命令直接在17858进程后创建子进程17861并执行

    此时,ppid指示父进程为571$$变量值为17858

    说明对于这里运行的pstree命令的子进程,其“current shell”仍然为subshell.sh脚本执行进程17858

    2

    [sub main][12 0]显示进入sub函数内部

    [$LINENO]=[9]显示执行(在sub函数内)脚本第9行,调用sub2函数

    进程树显示,sub2函数的调用在17859进程后创建子进程17860,执行体为bash

    此时,ppid仍然指示父进程为571$$变量值为17858

    说明对于sub2调用产生的进程,其“current shell”仍然为subshell.sh脚本执行进程17858

    [$LINENO]=[10]显示执行(在sub函数内)脚本第10行,sleep命令

    此处sleep命令调用方式是在脚本里的sub函数内直接调用

    进程树显示,sleep命令是sub函数调用时创建的进程17859后创建子进程17862并执行

    此时,ppid指示父进程为571$$变量值为17858

    说明对于这里运行的pstree命令的子进程,其“current shell”仍然为subshell.sh脚本执行进程17858

    3

    [sub2 sub main][9 12 0]显示进入sub2函数内部

    [6]显示执行(在sub2函数内)脚本第6行,sleep 1

    此处sleep命令调用方式是在脚本里的sub2函数内直接调用

    进程树显示,sleep命令是sub2函数调用时创建的进程17860后创建子进程17863并执行

    此时,ppid指示父进程为571$$变量值为17858

    说明对于这里运行的sleep命令的子进程,其“current shell”仍然为subshell.sh脚本执行进程17858

     

    终上

    这里的$$只有二个值,

    一个是最初的bash shell: 571,

    一个是subshell.sh脚本调用时产生的进程:17858

    其他由subshell.sh产生的子进程,无论是函数还是命令运行,$$变量值保存的“current shell”均为subshell.sh调用时产生的进程:17858

     

    由此推论出上边提到的四种子shell的创建方法:提交后台,管道,括号命令列表,脚本调用。似乎只有第四种方法--脚本调用--产生的subshell可以做o为“current shell

    可以通过以下二个例子再次论证这个推论

    例子一:

    更改脚本调用方式,

    此种方式采用当前shell进程执行subshell.sh,不再创建一个子进程

    结果$$变量值保存的“current shell”均为当前进程

    [root@localhost shell]# source  subshell.sh

    +[/bin/bash][0][569-571][1062][""][][]

       +source subshell.sh

    ++[/bin/bash][0][569-571][3]["subshell.sh"][][1062]

       +set -x

    ++[/bin/bash][0][569-571][13]["subshell.sh"][][1062]

       +pstree -p 569

    ++[/bin/bash][0][569-571][12]["subshell.sh"][][1062]

       +sub

    ++[/bin/bash][1][569-571][1]["subshell.sh subshell.sh"][sub source][12 1062]

       +sub2

    ++[/bin/bash][2][569-571][2]["subshell.sh subshell.sh subshell.sh"][sub2 sub source][1 12 1062]

      sleep 1

    ++[/bin/bash][1][569-571][2]["subshell.sh subshell.sh"][sub source][12 1062]

       +sleep 20

    sshd(569)---bash(571)-+-bash(18801)---sleep(18804)

                          |-bash(18806)---bash(18808)---sleep(18809)

                          `-pstree(18807)

    例子二:

    在子进程里边,采用脚本调用方式,或取子进程进程号

    为此增加一个脚本subshell2.sh,并在subshell.sh进行调用

       +cat -n subshell2.sh

         1  #!/bin/bash

         2  set -x

         3  echo $PPID

         4  sleep 10

       +cat -n subshell.sh

         1  #!/bin/bash

         2

         3  set -x

         4  sub2() {

         5          ./subshell2.sh &

         6          sleep 1

         7  }

         8  sub() {

         9          sub2 &

        10          sleep 20

        11  }

        12  sub  &

        13  pstree -pa $PPID

    [root@localhost shell]# ./subshell.sh

    +[/bin/bash][0][569-571][1138][""][][]

       +./subshell.sh

    +[/bin/bash][0][571-19715][13]["./subshell.sh"][][0]

       +pstree -pa 571

    +[/bin/bash][0][571-19715][12]["./subshell.sh"][][0]

       +sub

    +[/bin/bash][1][571-19715][9]["./subshell.sh ./subshell.sh"][sub main][12 0]

       +sub2

    +[/bin/bash][2][571-19715][5]["./subshell.sh ./subshell.sh ./subshell.sh"][sub2 sub main][9 12 0]

     ./subshell2.sh

    +[/bin/bash][2][571-19715][6]["./subshell.sh ./subshell.sh ./subshell.sh"][sub2 sub main][9 12 0]

     sleep 1

    +[/bin/bash][1][571-19715][10]["./subshell.sh ./subshell.sh"][sub main][12 0]

       +sleep 20

    +[/bin/bash][0][19718-19719][3]["./subshell2.sh"][][0]

       +echo 19718

    19718

    +[/bin/bash][0][19718-19719][4]["./subshell2.sh"][][0]

       +sleep 10

    bash,571

      `-subshell.sh,19715 ./subshell.sh

          |-pstree,19717 -pa 571

          `-subshell.sh,19716 ./subshell.sh

              |-sleep,19721 20

              `-subshell.sh,19718 ./subshell.sh

                  |-sleep,19720 1

                  `-subshell2.sh,19719 ./subshell2.sh

                      `-sleep,19722 10

    从上边的执行结果可以看出,当程序执行进入subshell2.sh时,创建了进程号19294的进程境,$$变量值保存的“current shell”均为更新为subshell2.sh调用时创建的进程:

    这样,打出来的subshell2.sh的父进程id,实际上就是sub2调用时创建的进程,这样就把一些$$本来显示不出来的子进程id给显示了出来。

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