shell编程学习五

1. 什么是程序，什么又是进程

程序是指令的集合，而进程则是程序执行的基本单元，为了让程序完成它的工作，我们必须让程序运行起来成为进程，进而

利用处理器资源，内存资源，进行各种I/O操作，完成某项指定的工作。

程序是静态的，而进程则是动态的

它们的区别还在于，进程除了包含程序文件中的指令数据外，还需要在内核中有一个数据结构用以存放特定的进程相关属性

，以便内核更好的管理和调度进程，从而完成多进程协作的任务。

如果进行过多进程程序开发，会发现，一个程序可能创建多个进程，通过进程的交互完成任务。在Linux下，多进程的创建通

常是通过多个fork系统调用来实现的，从这个意义上说程序则“包含”了进程。

另外一个需要明确的是，程序可以由多种不同程序语言描述，包括C语言程序，汇编语言程序，和最后编译产生的机器指令等

2， Linux下如何通过shell进行进程的相关操作 -- 进程的创建

通常在命令行键入摸个程序的文件名后，一个进程就被创建了

$ sleep 100 &       #让sleep程序在后台运行

[1] 5311

$ pidof sleep        #用pidof可以查看指定程序名的进程ID

5311

$ cat /proc/5311/maps    #查看进程的内存映像

        当一个程序被执行以后，程序被加载到内存中，称为一个进程，可以查看内存映像（虚拟内存），包括程序指令、数据、以及

一些用于存放程序命令行参数、环境变量的栈空间，用于动态内存申请的堆空间都被分配好

         实际上，创建一个进程，也就是说让程序运行，例如，通过一些配置让系统启动时自动启发我们的程序（具体参考"man init"）

或者通过配置crond（或者at）让它定时启动我们的程序。除此之外，还有一个方式，那就是通过编写shell脚本，把程序写入一个

脚本文件，当执行脚本文件时，文件中的程序将被执行而成为可执行程序。

         在命令下执行程序时，可以通过ulimit内置命令来设置程序可以利用的资源， 参见"help ulimit"

3，查看进程的属性和状态

可以通过ps命令查看进程的相关属性和状态， 这些信息包括进程所属用户，进程对应的程序，进程对cpu和内存的使用情况等信息，

熟悉如何查看它们有助于我们进行相关的统计分析和进一步操作

$ ps -ef   #查看系统所有当前进程的属性

$ ps -C init       #查看命令中包含某个指定字符的程序对应的进程，进程ID是1，TTY为？，表示和终端没有关联

$ ps -U  falcon    #选择摸个特定用户启动的进程

$ ps -e -o "%C %c"    #可以按照指定格式输出指定内容，这里会输出命令和cpu使用率

$ ps -e -o "%C %c" | sort -u -k1 -r | head -5      #这样则会打印cpu使用率最高的前四个程序

$ ps -e -o "%z %c"  | sort -n -k1 -r | head -5       #使用虚拟内存最大的5个进程

由于系统所有进程之间存在关联，可以用pstree查看这种关系

$ pstree    #打印系统进程调用树，可以非常清楚看到当前系统中所用活动进程之间的调用关系

动态查看进程信息

$ top 

4， 调整进程的优先级

在保证每个进程都能够顺利执行外，为了让某些任务优先完成，那么系统在进行进程调度时就会采用一定的调度办法，例如常见

的有按照优先级的时间片轮转的调度算法，这种情况下，可以通过renice调整正在运行的程序优先级

$ ps -e -o "%p %c %n " | grep netns   #打印的信息分别是进程ID， 进程对应的程序名，优先级

$ renice 1 -p  15   #调整优先级，通常需要权限才能执行

5，结束进程 

既然可以通过命令行执行程序，创建进程，那么也有办法结束它。可以通过kill命令，给用户自己启动的进程发送一定信号让进程终止

kill默认会发送终止信号（SIGTERM）给程序，让程序退出，但是kill还可以发送其他的信号，这些信号的定义我们可以通过

man 7 signal查看到，也可以通过kill -l 列出来

$ man 7 signal

$kill -l 

例如可以通过发送SIGSTOP信号给某个程序，让它暂停，然后发送SIGCONT信号让它继续运行

6，进程通信

     为了便于设计和实现，通常一个大型的任务都被划分为较小的模块，不同的模块之间启动后成为进程，他们之间如何通信

以便交互数据，协同工作？方法很多，如管道、信号、报文、消息队列、共享内存、信号量、套接口等

在shell编程里，通常直接用到的就是管道和信号灯，

管道

》无名管道（pipe）

在Linux下，可以通过“|”连接两个程序，这样就可以用它来连接一个程序的输入和前一个程序的输出，形象的叫它管道。在C语言中

创建无名管道非常简单方面，用pipe函数，传入一个具有两个元素的int型的数组就可以，这个数组可以从第一个文件描述符中读出

来。

如果用多了命令行，这个管子“|”应该会经常用，

$ ps -ef | grep init

实际上，当输入一组命令时，当前解释程序会进行适当的解析，把前面一个进程的输出关联到管道的输出文件描述符，吧后面一个

进程的输入关联到管道的输入文件描述符，这个关联过程通过输入输出重定向函数dup(或者fcntl)来实现

》有名管道

有名管道实际上是一个文件（无名管道也像一个文件，虽然关系到两个文件描述符，不过只能一边读另外一边写），不过这个文件

比较特别，操作时要满足先进先出，如果试图读一个没有内容的有名管道，那么就会被阻塞，同样的，如果试图往一个有名管道里

写东西，而当前没有程序试图读它，也会被阻塞。

$ mkfifo  fifo_test   #通过mkfifo命令可以创建一个有名管道

$ echo "fewfefe"  > fifo_test     #试图往fifo_test文件中写入内容，但是被阻塞，要 另开一个终端继续下面的操作

$ cat fifo_test      #另开一个终端，读出fifo_test的内容

    在这里echo和cat是两个不同的程序，在这种情况下，通过echo和cat启动的两个进程之间便命有父子关系。不过它们依然

可以通过有名管道通信，这样一种通信方式非常适合某些情况：如有这样一个架构，这个架构由两个应用程序构成，其中一个

通过一个循环不断读取fifi_test中的内容，以便判断，它下一步做什么。如果这个管道没有内容，那么它就会被阻塞在那里，

而不会死循环而耗费资源，另外一个则作为一个控制程序不断的往fifo_test中写入一些控制信息，以便告诉之前的那个程序该做什么

。下面写一个简单的例子。设计一个控制码，然后控制程序不断网fifo_test里写入，然后应用程序根据这些控制码完成不同的动作

，当然，也可以网fifo_test传入除了控制码外的不同的数据

$ cat app.sh     #应用程序的代码

#!/bin/bash

FIFO=fifo_test

while :;

do

           CI=`cat $FIFO`      #CI --> Control Info

           case $CI  in

                    0)   echo "The Control number is ZERO, do something ....."

                                 ;;

                      1)   echo "The control nmber is ONE , do something...."

                                 ;;

                         *) echo "The control Number not recognized, do something ....."

                                 ;;

                  esac

done

$  cat control.sh             #控制程序的代码

#!/bin/bash

FIFO=fifo_test

CI=$1

[ -z "CI" ] && echo "The control info should not be empty" && exit

echo $CI > $FIFO

$chmod +x app.sh control.sh          #修改这两个程序的可执行权限，以便用户可以执行它们

$ ./app.sh                                       #在一个终端启动这个应用程序，在通过./control.sh发送控制码以后查看输出

$ ./control.sh    1                 #在另外一个终端，放送控制信息，控制应用程序的工作

这样一个应用架构非常适合本地多个程序任务的设计，如果结果web cgi，那么也将适合远程控制的要求。

》信号（Signal）

信号是软件中断，在Linux下用户可以通过kill命令给某个程序发送一个特定的信号，也可以通过键盘发送一个信号，例如

Ctrl+C可以触发CGIINT信号，而Ctrl+\可能触发SGIQUIT信号等，除此之外，内核在某些情况下，也会给进程发送信号。

例如访问内存越界时产生SGIEGV信号。

7，作业和作业控制

     当为完成一些复杂的任务而将多个命令通过|，<，>，;，（，）等组合在一起的时候，通常这样个命令序列会启动多个进程，

它们之间通过管道等进行通信，而有些时候，我们执行一个任务的同时，还有其他的任务需要处理，那么就经常会子啊命令序列

后面加上一个&，或者执行命令以后，按下Ctrl+Z 让前一个命令暂停，一边做其他任务。等做完其他一些任务以后，在通过fg命令