shell编程(十) : [shell基础] 控制脚本

接上一篇文章shell编程(九) : [shell基础] 呈现数据

3.5 控制脚本

脚本的运行不只是手动执行命令，还有好多可以控制脚本运行的方法，下面将介绍这些方法。

3.5.1 利用信号控制脚本

Linux利用信号与运行在系统的进程进行通信。

常见Linux信号

信号	值	描述
1	SIGHUP	挂起进程
2	SIGINT	终止进程，Ctrl+C 触发
3	SIGQUIT	停止进程
9	SIGKILL	无条件终止进程，kill 命令触发
15	SIGTERM	尽可能终止进程
17	SIGSTOP	无条件停止进程，但不是终止进程
18	SIGTSTP	停止或暂停进程，但不终止进程，Ctrl+Z 触发
19	SIGCONT	继续运行停止的进程

使用 kill -l 指令可以查看更多的信号，

其中，1-31是普通信号（非可靠信号），34-64是实时信号（可靠信号）。

为了更好的运行脚本，默认情况下，bash shell会忽略这些信号，要在脚本中使用他们，可以利用一些命令。

trap

1. 监测系统信号

trap 命令可以拦截Linux信号，使信号不再由bash shell处理，而是由本地处理。

trap 命令格式：

trap commands signals

其中，commands 是收到信号后要执行的命令，signals 是监测的信号。

一个例子：

监测到 Ctrl-C 后并没有结束脚本，而是执行了 trap 设置的命令。

2. 监测脚本退出

如果想在脚本退出时执行一些任务，常做的方是在脚本最后添加相应语句，但如果脚本被中途退出，这些语句就不会被执行了。

trap 可以解决这一问题，无论脚本正常退出还是被中途退出，shell就会发出 EXIT 信号（函数结束或脚本退出），trap 会捕捉这一信号。这里的 EXIT 被称作伪信号，因为它由shell发出而不是操作系统发出的。

可以看到，无论脚本正常退出还是中途退出，都会打印 Goodbye...

3. 控制trap

有些情况下，需要在某个特定的作用域捕获特定的信号，这时就需要对上一句 trap 命令作修改，只需重新使用带有新选项的 trap命令即可，这一句会覆盖以前的 trap 命令。

如果想忽略某个信号，可以使用 trap "" signals 或 trap '' signals

恢复信号原有功能，trap signals 、trap - signals 或 trap -- signals

3.5.2 以后台模式运行脚本

使用 & 可以使命令或脚本在后台模式下运行，后台模式下，终端界面不再被占用，我们可以在该终端界面执行其他命令。

但后台模式的进程仍然会使用该终端界面显示 STDOUT 和 STDERR ，最好在脚本中将 STDOUT 和 STDERR 重定向。

虽然是后台模式，但进程还是依赖于该终端的，一旦退出该终端，后台进程也会随之退出。

3.5.3 脱离终端运行脚本

后台模式进程会随终端退出一起退出，但有时我们需要进程不依赖终端在后台运行，Linux提供了 nohup 命令来实现这一功能。

nohup 命令运行了另外一个命令来阻断所有发送给该进程的 SIGHUP 信号。这会在退出终端会话时阻止进程退出。退出终端时要注意，不能直接点 x 关掉终端，要输入exit 命令退出终端，否则后台进程仍然会结束掉。

由于进程不再同 STDOUT 和 STDERR 联系在一起，为了保存这些信息，nohup 命令会自动将 STDOUT和 STDERR 的消息重定向到一个名为 nohup.out 的文件中。

3.5.4 控制作业

作业是shell中的一个概念，每在shell中执行一条命令，就开启了一个作业。

启动、停止、终止以及恢复作业的这些功能统称为作业控制。

1. 查看作业

linux提供了 jobs 命令查看正在处理的作业情况。

先写一个测试用的脚本：

#!/bin/bash

# $$可以获取系统分配给该脚本的PID
echo "Script Process ID: $$"

count=1

while [ $count -le 10 ]
do
    echo "Loop #$count"
    sleep 10
    count=$[ $count + 1 ]
done

echo "End of script..."

运行三次脚本，第一次当脚本进入循环，使用 Ctrl+Z 使脚本停止，第二次和第三次使用 ./jobs.sh > log & ，让脚本在后台运行，然后使用 jobs 命令，打印如下：

其中，带加号的作业会被当做默认作业。在使用作业控制命令时，如果未在命令行指定任何作业号，该作业会被当成作业控制命令的操作对象。当前的默认作业完成处理后，带减号的作业成为下一个默认作业。任何时候都只有一个带加号的作业和一个带减号的作业，不管shell中有多少个正在运行的作业。

jobs 命令还有一些选项，如下：

参数选项	描述
-l	列出进程的PID以及作业号
-n	只列出上次shell发出的通知后改变了状态的作业
-p	只列出作业的PID
-r	只列出运行中的作业
-s	只列出已停止的作业

2. 重启停止的作业

在bash作业控制中，可以将已停止的作业作为后台进程或前台进程重启。

要以后台模式重启作业，可用 bg 命令加上作业号。

要以前台模式重启作业，可用 fg 命令加上作业号。

3.5.5 调度谦让度

在像Linux这样的多任务操作系统中，内核负责将CPU时间分配给每个运行在系统上的进程。这就涉及到优先级的问题，就像银行排队，军人的优先级最大一样，无论系统多繁忙，只要优先级高的进程来了就得先为其分配CPU时间。Linux定义了谦让度，其实就是优先级的相对属性，优先级高谦让度就低。Linux用整数来表示谦让度，从-20 到 19 ，数值越大谦让度越高，优先级越低。

Linux中由shell启动的进程的谦让度默认都是相同的，bash shell 启动进程的默认谦让度为 0。

1. 调整谦让度 - nice命令

nice 只有一个功能，就是调整进程的谦让度(niceness)，格式如下：

nice -n 8 ./jobs.sh
nice -8 ./jobs.sh

两种格式是等效的，如果不指定谦让度，nice ./jobs.sh 默认谦让度是 10。

一个例子：

首先，执行脚本 jobs.sh ，然后用 ps 命令查看谦让度(NI)为0，bash shell 启动进程的默认谦让度为 0；

然后，为脚本指定谦让度为 8 ，用 ps 命令查看谦让度(NI)为8;

接下来用 nice 不指定谦让度，用 ps 命令查看谦让度(NI)为10。

2. 调整谦让度 - renice命令

有时需要改变正在运行的进程的谦让度，可以使用 renice 命令。格式如下：

renice -n [niceness] -p [PID]

注意，和 nice 不同的是，renice 只能通过 -n 选项指定谦让度， -p选项指定正在运行的进程的ID号。

另外，renice 还有一些限制：

• 只能操作属于你的进程，如想操作其他进程，需要使用root权限。
• 只能提高谦让度，即降低优先级。

3.5.6 定时运行作业

Linux提供了 at 指令和 cron 表来安排脚本的运行时间和频率。

1. at指令

at 指令会将作业提交到队列中，指定shell何时运行该作业。 at 的守护进程 atd 会以后台模式运行，检查作业队列来运行作业。大多数Linux发行版会在启动时运行此守护进程。

atd 守护进程会检查系统上的一个特殊目录（通常位于/var/spool/at）来获取用 at 命令提交的作业。默认情况下， atd 守护进程会每60秒检查一下这个目录（所以at设置时间的最小单位是1分钟）。有作业时， atd 守护进程会检查作业设置运行的时间，如果时间跟当前时间匹配， atd 守护进程就会运行此作业。

at命令格式如下：

at -f filename time

其中，filename 用于指定脚本文件，time 用于指定运行该脚本的时间点，time 的格式如下：

• 24小时制：13:14
• 12小时制，用AM/PM指示上午下午：01:14PM
• 特定的时间名称：now(现在)、noon(中午12:00)、midnight(午夜00:00)、teatime(下午4:00)
• 标准日期格式：MMDDYY、MM/DD/YY、YY-MM-DD或DD.MM.YY
• 特定的日期名称：today、tomorrow
• 英文简写日期：比如 Jul 12、Sep 10
• 指定时间增量：时间+3min(minute/minute)、hour(s)、day(s)、week(s)、month(s)、year(s)

其中有几个规则：

• 对于时间，如果不指定日期，则为当天的时间，如果已错过当天的该时间，则顺延为第二天；年相对与日期同理。
• 对于日期，如果不指定时间，则为当前时间，比如当前时间为13:14，指定日期为Sep 10，则脚本执行时间为13:14 Sep 10

那么，at设置的作业都去哪里了？他们被保存到了作业队列里，针对不同的优先级，有26种作业队列。26这个数字是不是很熟悉呢，没错，就是26个英文字母，这些用这26个英文字母表示，可以是大写也可以是小写，a/A的优先级最高。如不特殊设置，at命令设置的作业默认被保存到a队列，也就是优先级最高的队列。可以使用at的-q选项指定队列。

查看队列中等待的作业：使用 atq 命令，

其中，

第一列：作业号

中间几列：日期和时间

倒数第二列：所属队列，其中= 是正在运行的作业队列

最后一列：作业所属用户

可以使用 -q 选项指定所查询的队列：

删除作业：atrm 作业号

注意，只能删除当前用户所属的作业，但root用户可以删除其他用户的作业。

2. cron时间表

at命令设置一次，脚本只能执行一次，如果想让脚本周期执行，可以使用cron时间表。

cron程序通过维护一个 cron时间表 来实现作业的周期执行。

cron时间表 格式如下：

min hour dayofmonth month dayofweek command

其中，前5个字段用于设置时间表，可以用特定值、取值范围或通配符(*)来设置时间表。

min 用于指定分钟；

hour 用于指定小时，注意是24小时制；

dayofmonth 用于指定每月的日期；

month 用于指定每年的月份；

dayofweek 用于指定每周的周几，可以使用mon、tue、wed、thu、fri、sat、sun等表示，也可以使用0-6的数值（0代表周日，1-6代表周一到周六）;

command 用于设置需要周期执行的命令或脚本，这里注意，脚本必须使用绝对路径。

举几个例子：

# 每天的14:13
13 14 * * * command

# 每周一的早上8点
00 08 * * 1 command

# 每月第一天的午夜零点
00 00 1 * * command

这里有一个问题，由于每月的天数不同，如果想表示每月最后一天，就不能简单的通过dayofmonth设置了。

可以使用以下命令，检查明天是否是每月第一天，如果是，则今天是当月最后一天：

min hour * * * if [ `date +%d -d tomorrow` = 01 ] ; then ; command

其中，min 和 hour 可以自定义。

3. 构建cron时间表

cron 有四个预置的目录：hourly、daily、monthly、weekly，分别是每小时、每天、每月、每周执行一次，可以将需要的脚本放到对应的目录下，他们的具体位置如下：

/etc/cron.daily
/etc/cron.hourly
/etc/cron.monthly
/etc/cron.weekly

如果需要其他的 cron 时间表，可以使用 crontab 命令，他会创建一个cron时间表，其格式如下：

crontab [ -u user ] file
或
crontab [ -u user ] {
    
     -l | -r | -e }

其中，

-u user 用来指定用户，不指定用户会默认当前用户；

file 是要执行的脚本文件；

-l 列出当前的cron 时间表；

-r 删除当前的cron 时间表；

-e 编辑 cron 时间表，第一次运行会让你选择默认编辑器。

但还有一个问题，如果在需要执行脚本的时间，Linux机器没有开机怎么办？

Linux提供了anacron命令，如果由于关机错过了执行脚本，在开机后，anacron命令会尽快执行错过的脚本。他通过维护自己的时间表来监测脚本有没有执行，但anacron只会处理cron目录中的脚本，他的时间表格式如下：

period delay identifer command

其中，

period ：定义作业多久运行一次，单位：天；

delay ：指定系统启动后，要等待多久运行错过的脚本，单位：分钟；

identifer ：作业标识符，如指定，则anacron 只考虑所标识的作业，如不指定，考虑所有作业。

command ：要执行的shell命令，可以是多条，用空格或制表符分隔。

另外由于anacron程序不会处理执行时间需求小于一天的脚本，所以位于/etc/cron.hourly目录的脚本不会被anacron处理。