執行個體解析shell子進程（subshell)

執行個體解析shell子進程（subshell) 通過執行個體，解析個人對shell子進程的一個瞭解，主要包括以下幾個方面1：什麼是shell子進程2：shell什麼情況下會產生子進程3：子進程的特點與注意事項4:$變數$$在指令碼裡的意義，及如何得到子進程裡的進程號 參考文檔：apue，bash的man和info文檔 1：什麼是shell子進程 子進程，是從父子進程的概念出發的，unix作業系統的進程從init進程開始（init進程為1,而進程號0為系統原始進程，以下討論的進程原則上不包括進程0)均有其對應的子進程，就算是由於父進程先行結束導致的孤兒進程，也會被init領養，使其父進程ID為1。 也因為所有的進程均有父進程，事實上，所有進程的建立，都可視為子進程建立過程。在apue一書裡提及unix作業系統進程的建立，大抵上的模式都是進行fork+exec類系統調用。 理解子進程的建立執行，需要至少細分到二個步驟，包括通過fork建立子進程環境，通過exec載入並執行進程代碼。其間諸如繼承的環境變數等細節，可以查看apue第八章相關章節。 而shell子進程（以下均稱subshell），顧名思義，就是由“當前shell進程”建立的一個子進程 2：shell什麼情況下會產生子進程 以下幾個建立子進程的情況。（以下英文摘自info bash)1：&，提交後台作業If a command is terminated by the control operator `&', the shell executes the command asynchronously in a subshell.2:管道Each command in a pipeline is executed in its own subshell3:括弧命令列表()操作符     Placing a list of commands between parentheses causes a subshell     environment to be created4：執行外部指令碼、程式：When Bash finds such a file while searching the `$PATH' for a command, it spawns a subshell to execute it.  In other words, executing                     filename ARGUMENTS        is equivalent to executing                   bash filename ARGUMENTS 說明：大致上子進程的建立包括以上四種情況了。需要說明的是只要是符合上邊四種情況之一，便會建立(fork)子進程，不因是否是函數，命令，或程式，也不會因為是內建函數(buitin)或是外部程式。  此外，上邊提到子進程建立與執行的二個步驟，shell子進程的建立在步驟之一併無多大差別，一般還是父進程調用fork產生進程環境，估在第二步exec的時候，是存在差別的。 shell做為解釋語言程式，提供給第二步exec載入和執行的程式體並不是指令碼本身，而是由第一行#!指定的，預設為shell程式,當然也可以是awk,sed等程式，在之前寫過的一篇文章裡:shell指令碼的set id如何生效就有提及。這裡不再展開討論。 只不過子進程的執行會根據情況而有所差別，對於內建函數，exec程式體為shell程式，並在會在子shell直接調用內建函數， 而外部函數或程式，在建立了子進程環境後，大致會有二種執行情況：1：直接exec外部程式，比如下邊例子中直接執行的sleep,pstree命令等2：subshellexec程式體為shell程式，在此基礎上會進一步建立一個子進程以執行函數。比如下邊例子中通過函數提交背景程式中的shell命令等  例：內建函數（直接在subshell裡執行，不管是否通過函數）[root@localhost shell]# mkfifo a[root@localhost shell]# type echoecho is a shell builtin[root@localhost shell]# b(){ echo a>a; }[root@localhost shell]# b &[1] 15697[root@localhost shell]# echo a>a &[2] 15732[root@localhost shell]# pstree -pa $$bash,571  |-bash,15697  |-bash,15732  `-pstree,15734 -pa 571 例：定義函數並提交後台進行（函數調用中的sleep在subshell之下又建立一個子進程,而pstree,sleep命令的直接執行，則是直接在子進程上進行） [root@localhost shell]#  a(){ sleep 30;  } ;[root@localhost shell]# sleep 40 &[1] 15649[root@localhost shell]# a &[2] 15650[root@localhost shell]# pstree -pa $$bash,571  |-bash,15650  |   `-sleep,15651 30  |-pstree,15652 -pa 571  `-sleep,15649 40  對於第四點，要注意，shell指令碼的執行模式，在第四點的二種模式下，shell是會建立子進程的：  filename ARGUMENTSbash filename ARGUMENTS 但shell同時提供二種不建立子程式的進程建立方式1：source命令，使用方法Source   filename ARGUMENTS或.  filename ARGUMENTS 此種方法，直接在當前shell進程中執行filename指令碼，filename結束後繼續返回當前shell進程 2：exec命令，使用方法Exec  filename ARGUMENTS此種方法直接在當前shell進程中執行filname指令碼，filename結束後退出當前shell進程 3：子進程的特點與注意事項這方面不具體展開，只提一點寫指令碼容易出現的錯誤。 做為子進程，其進程環境與父進程的環境是獨立的， 所以在變數傳遞過程中，需要注意子進程內部不能更改到父進程的變數。 比如如下通過管道求和並賦給外部變數sum例子，結果sum值並不會因此改變：[root@localhost shell]# sum=0[root@localhost shell]# echo '1 2 3 4' |sed 's/ //n/g'|while read line; do  sum+=$line; done[root@localhost shell]# echo $sum0[root@localhost shell]#  4:變數$$在指令碼裡的意義 變數$$代表的是當前shell進程的進和id，這裡要特別留意“當前shell”，看看info bash裡的說明`$'     Expands to the process ID of the shell.  In a `()' subshell, it     expands to the process ID of the invoking shell, not the subshell.再看看man bash裡的說明  $     Expands  to  the process ID of the shell.  In a () subshell, it expands to the process ID of the current  shell, not the subshell.  所以在實際環境中，$$並不一定“當前進程”的進程號，而是當前shell進程的進程號。從文檔中，需要留意的便是 invoking shell (info) 或  current  shell（man) 與 當前subshell進程的關係了 這就引出了幾個問題1：到底怎麼樣算是  current  shell2：子進程裡的$$對應的是哪個  current  shell3：如何獵取子進程的$$? 做為調試和測試，下邊的例子引用幾個變數, 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. 指令碼裡set -x,並設定PS4跟蹤程式執行過程 PS4='+[$SHELL][$BASH_SUBSHELL][$PPID-$$][$LINENO]["${BASH_SOURCE[*]}"][${FUNCNAME[*]}][${BASH_LINENO[*]}]/n   +  PS4設定顯示值如下：[$SHELL]:當前shell路徑[$BASH_SUBSHELL]：子shell路徑長度[$PPID-$$]：父進程id，和變數$$值（current  shell進程ID）[$LINENO]：在當前shell的命令列號["${BASH_SOURCE[*]}"]：源指令碼程式檔案記錄隊列[${FUNCNAME[*]}]：函數調用記錄隊列[${BASH_LINENO[*]}]：執行行號記錄隊列   程式如下：[root@localhost shell]# cat -n subshell.sh+[/bin/bash][0][569-571][1060][""][][]   +cat -n subshell.sh     1  #!/bin/bash     2     3  set -x     4  sub2() {     5  #       sh subshell2.sh     6          sleep 1     7  }     8  sub() {     9          sub2 &    10          sleep 20    11  }    12  sub  &    13  pstree -p $PPID  執行結果如下： [root@localhost shell]# bash subshell.sh+[/bin/bash][0][569-571][1059][""][][]   +bash subshell.sh+[/bin/bash][0][571-17858][12]["subshell.sh"][][0]   +sub+[/bin/bash][0][571-17858][13]["subshell.sh"][][0]   +pstree -p 571+[/bin/bash][1][571-17858][10]["subshell.sh subshell.sh"][sub main][12 0]   +sleep 20+[/bin/bash][1][571-17858][9]["subshell.sh subshell.sh"][sub main][12 0]   +sub2+[/bin/bash][2][571-17858][6]["subshell.sh subshell.sh subshell.sh"][sub2 sub main][9 12 0]   +sleep 1bash(571)---bash(17858)-+-bash(17859)-+-bash(17860)---sleep(17863)                        |             `-sleep(17862)                        `-pstree(17861)  說明：1：首先在當前shell（進程id 571)下執行subshell.sh ,產生子進程，[$PPID-$$]=[571-17858]顯示此時執行subshell.sh指令碼的進程號為17858，[][0]顯示未進行函數調用，未產生函數記錄記錄說明在subshell.sh執行進程裡，$$值儲存的“current shell”即為本身，17858 [$LINENO]=[12]顯示在subshell.sh第12行調用sub函數sub函數在程式裡通過&提交後台方式調用，進程樹顯示，sub函數的調用在17858進程後建立子進程17859，執行體為bash此時，ppid指示父進程為571，$$變數值為17858，說明對於sub調用產生的進程，其“current shell”仍然為subshell.sh指令碼執行進程17858 [$LINENO]=[13]顯示在subshell.sh第13行執行pstree命令pstree命令調用方式是在指令碼裡直接調用進程樹顯示，pstree命令直接在17858進程後建立子進程17861並執行此時，ppid指示父進程為571，$$變數值為17858，說明對於這裡啟動並執行pstree命令的子進程，其“current shell”仍然為subshell.sh指令碼執行進程17858  2：[sub main][12 0]顯示進入sub函數內部 [$LINENO]=[9]顯示執行（在sub函數內）指令碼第9行，調用sub2函數進程樹顯示，sub2函數的調用在17859進程後建立子進程17860，執行體為bash此時，ppid仍然指示父進程為571，$$變數值為17858，說明對於sub2調用產生的進程，其“current shell”仍然為subshell.sh指令碼執行進程17858  [$LINENO]=[10]顯示執行（在sub函數內）指令碼第10行，sleep命令此處sleep命令調用方式是在指令碼裡的sub函數內直接調用進程樹顯示，sleep命令是sub函數調用時建立的進程17859後建立子進程17862並執行此時，ppid指示父進程為571，$$變數值為17858，說明對於這裡啟動並執行pstree命令的子進程，其“current shell”仍然為subshell.sh指令碼執行進程17858 3：[sub2 sub main][9 12 0]顯示進入sub2函數內部[6]顯示執行（在sub2函數內）指令碼第6行，sleep 1此處sleep命令調用方式是在指令碼裡的sub2函數內直接調用進程樹顯示，sleep命令是sub2函數調用時建立的進程17860後建立子進程17863並執行此時，ppid指示父進程為571，$$變數值為17858，說明對於這裡啟動並執行sleep命令的子進程，其“current shell”仍然為subshell.sh指令碼執行進程17858 終上這裡的$$只有二個值，一個是最初的bash shell: 571,一個是subshell.sh指令碼調用時產生的進程:17858其他由subshell.sh產生的子進程，無論是函數還是命令運行，$$變數值儲存的“current shell”均為subshell.sh調用時產生的進程：17858 由此推論出上邊提到的四種子shell的建立方法：提交後台，管道，括弧命令列表，指令碼調用。似乎只有第四種方法--指令碼調用--產生的subshell可以做o為“current shell” 可以通過以下二個例子再次論證這個推論例子一:變更指令碼調用方式，此種方式採用當前shell進程執行subshell.sh，不再建立一個子進程結果$$變數值儲存的“current shell”均為當前進程 [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 20sshd(569)---bash(571)-+-bash(18801)---sleep(18804)                      |-bash(18806)---bash(18808)---sleep(18809)                      `-pstree(18807)  例子二：在子進程裡邊，採用指令碼調用方式，或取子進程進程號為此增加一個指令碼subshell2.sh,並在subshell.sh進行調用   +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 1971819718+[/bin/bash][0][19718-19719][4]["./subshell2.sh"][][0]   +sleep 10bash,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 從上邊的執行結果可以看出，當程式執行進入subshell2.sh時，建立了進程號19294的進程境，$$變數值儲存的“current shell”均為更新為subshell2.sh調用時建立的進程： 這樣，打出來的subshell2.sh的父進程id,實際上就是sub2調用時建立的進程，這樣就把一些$$本來顯示不出來的子進程id給顯示了出來。