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Shell 實現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)的示例代碼

 更新時間：2023年06月20日 09:08:58   作者：普通網(wǎng)友  
本文主要介紹了Shell 實現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)的示例代碼，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

實現(xiàn)思路

實現(xiàn)一個shell進程庫，通過類似于init，run，wait幾個簡單的命令，就可以迅速實現(xiàn)多進程并發(fā)，偽碼如下： 

process_init # 創(chuàng)建進程
for city in ${cities[*]}
do
    cmd="handler $city"
    process_run $cmd 
done
process_wait # 等待進程

原理解析

在實現(xiàn)C++線程庫的時候，通常會有一個任務(wù)隊列，線程從隊列中取任務(wù)并運行。在實現(xiàn)shell進程庫的時候，采用了類似原理，通過一個有名管道充當(dāng)任務(wù)隊列。嚴(yán)格來說，并不是一個任務(wù)隊列，而是一個令牌桶。進程從桶中取得令牌后才可以運行，運行結(jié)束后將令牌放回桶中。沒有取得令牌的進程不能運行。令牌的數(shù)目即允許并發(fā)的最大進程數(shù)。

管道

主要思路：通過mkfifo創(chuàng)建一個有名管道，將管道與一個文件描述符綁定，通過往管道中寫數(shù)據(jù)的方式，控制進程數(shù)量。

function _create_pipe()
{
    _PROCESS_PIPE_NAME=$(_get_uid)
    mkfifo ${_PROCESS_PIPE_NAME}
    eval exec "${_PROCESS_PIPE_ID}""<>${_PROCESS_PIPE_NAME}"
    for ((i=0; i < $_PROCESS_NUM; i++))
    do
        echo -ne "\n" 1>&${_PROCESS_PIPE_ID}
    done
}

exec

exec fd <  file  #以讀方式打開文件，并關(guān)聯(lián)文件描述符fd
exec fd >  file  #以寫方式打開文件，并關(guān)聯(lián)文件描述符fd
exec fd <> file  #以讀寫方式打開文件，并關(guān)聯(lián)文件描述符
# 測試
exec 8>file
echo "hello word!" 1>&8

eval

為了讓程序有一定的擴展性，不想寫死fd，因而引入了變量。

file_fd=8
exec ${file_fd}>file
# 測試
bash test.sh
test.sh: line 7: exec: 8: not found

原因：shell在重定向操作符(<、>)左邊不進行變量展開。因而引入eval命令，強制shell進行變量展開。 
eval exec "${fd}>file"簡單的說，eval將右邊參數(shù)整體作為一個命令，進行變量的替換，然后將替換后的輸出結(jié)果給shell去執(zhí)行。

進程關(guān)系

命令執(zhí)行

function process_run()
{
    cmd=$1
    if [ -z "$cmd" ]; then
        echo "please input command to run"
        _delete_pipe    
        exit 1
    fi
    _process_get
    {
        $cmd
        _process_post
    }&
}

_process_get從管道中取得一個令牌，創(chuàng)建一個進程執(zhí)行任務(wù)，任務(wù)執(zhí)行完畢后，通過_process_post將令牌放回管道。

進程創(chuàng)建

chengsun@153_92:~/test> bash process_util.sh
chengsun@153_92:~/test> pstree -a
|`-sshd
|    |-bash
|    |   `-bash process_util.sh         #爺爺
|    |       |-bash process_util.sh     #爸爸
|    |       |   `-a.out                #兒子
|    |       |-bash process_util.sh        
|    |       |   `-a.out                   
|    |       `-bash process_util.sh
|    |           `-a.out

腳本運行后，通過pstree命令，得到如上父子進程關(guān)系。稍微做一下解釋：當(dāng)運行腳本bash process_util.sh的時候，創(chuàng)建一個shell進程，相當(dāng)于爺爺被創(chuàng)建起來，而遇到{ command1; command2 } &時，shell 又創(chuàng)建一個子shell進程（爸爸進程）處理命令序列；而對于每一個外部命令，shell都會創(chuàng)建一個子進程運行該命令，即兒子進程被創(chuàng)建。

困惑：為什么處理{ command1; command2; } &需要單獨創(chuàng)建子進程？ 
按照bash manual說法，{ list }并不會創(chuàng)建一個新的shell來運行命令序列。但由于加入&，代表將命令族放入后臺執(zhí)行，就必須新開subshell，否則shell會阻塞。

進程組

chengsun@153_92:~/test> ps -f -e -o pid,ppid,pgid,comm
 PID  PPID  PGID  COMMAND
24904 21976 24904 bash
19885 24904 19885  \_ bash            # 爺爺
19893 19885 19885      \_ bash        # 爸爸
19894 19893 19885      |   \_ a.out   # 兒子
19895 19885 19885      \_ bash
19896 19895 19885      |   \_ a.out
19897 19885 19885      \_ bash
19898 19897 19885          \_ a.out

Shell 將運行process_util的一堆進程置于一個進程組中。其中爺爺進程作為該進程組的組長，pid == pgid。

wait

wait pid:阻塞等待某個進程結(jié)束； 如果沒有指定參數(shù)，wait會等待所有子進程結(jié)束。

清理函數(shù)

允許任務(wù)通過CTRL+C方式提前結(jié)束，因而需要清理函數(shù)

信號

trap 
類似C語言signal函數(shù)，為shell腳本注冊信號處理函數(shù)。trap arg signals，其中signals為注冊的信號列表，arg為收到信號后執(zhí)行某個命令。

function Print
{
    echo "Hello World!"
}
trap Print SIGKILL

kill 
kill 命令給進程或進程組發(fā)送信號；kill pid 給進程發(fā)送默認信號SIGTERM, 通知程序終止執(zhí)行。

void sig_handler(int signo)
{
    printf("sigterm signal\n");
}
int main()
{
    signal(SIGTERM, sig_handler);
    sleep(100);
    return 0;
}
chengsun@153_92:~/test> ./a.out &
[1] 19254
chengsun@153_92:~/test> kill 19254
sigterm signal

kill 0：給當(dāng)前進程組發(fā)送默認信號SIGTERM

chengsun@153_92:~/test> man kill
0  All processes in the current process group are signaled.

清理

function _clean_up
{
    # 清理管道文件
    _delete_pipe
    kill 0
    kill -9 $$
}
trap _clean_up SIGINT SIGHUP SIGTERM SIGKILL

kill -9 $$ 非常重要

實際上，最上層是爺爺進程，當(dāng)發(fā)送Ctrl + C命令的時候，爺爺進程捕獲SIGINT信號，調(diào)用_clean_up函數(shù)。爺爺進程對整個進程組發(fā)送SIGTERM信號，并調(diào)用kill -9結(jié)束自己。爸爸進程接收SIGTERM信號，同時也發(fā)送SIGTERN給整個進程組，如果沒有kill -9，爸爸進程始終無法結(jié)束，進入無限遞歸環(huán)節(jié)。兒子為CPP二進制程序，內(nèi)部沒有捕獲SIGTERM，該信號默認動作是結(jié)束進程。

使用范例

# file: run.sh
#!/bin/sh
#load process library
source ./process_util.sh
function handler()
{
    city=$1
    ./main ${city}
}
process_init 23
for city in $cities
do
    cmd = "handler $city"
    process_run "$cmd"
done
process_wait

到此這篇關(guān)于Shell 實現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)的示例代碼的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Shell 多任務(wù)并發(fā)內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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