控制脚本
王诗翔 · 2017-09-04
内容
- 处理信号
- 以后台模式运行脚本
- 禁止挂起
- 作业控制
- 修改脚本优先级
- 脚本执行自动化
除了在命令行界面世界运行脚本，还存在一些方法：向脚本发送信号、修改脚本的优先级以及在脚本运行时切换到运行模式。
下面逐一讲述。
处理信号
Linux利用信号与运行在系统中的进程进行通信。我们可以通过对脚本编程，使其在收到特定信号时执行某些命令，从而实现对脚本运行的控制。
Linux信号
Linux和应用程序可以生成超过30个信号。下面列出最常见的系统信号。
| 信号 | 值 | 描述 |
|---|---|---|
| 1 | SIGHUP | 挂起进程 |
| 2 | SIGINT | 终止进程 |
| 3 | SIGQUIT | 停止进程 |
| 9 | SIGKILL | 无条件终止进程 |
| 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，但不是终止进程 |
| 19 | SIGCONT | 继续运行停止的进程 |
默认情况下，bash shell会忽略收到的任何SIGQUIT和SIGTERM信号（所以交互式shell不会被终止）。但是bash shell会处理收到的SIGHUP和SIGINT信号。
Shell会将这些信号传给shell脚本程序来处理。而shell脚本默认是忽略这些信号的，为了避免它，我们可以在脚本中加入识别信号的代码，并执行命令来处理信号。
生成信号
键盘上的组合可以生成两种基本的Linux信号。它在停止或暂停失控程序时非常有用。
-
中断程序： 使用
Ctrl+C，它会发送SIGINT信号。（测试没起作用，尴尬了～） -
暂停进程：使用
Ctrl+Z，它会发送SIGTSTP信号。wsx@wsx-ubuntu:~$ sleep 1000 ^Z [2]+ 已停止 sleep 1000
注意：停止进程会让程序继续保留在内存中，并能从上次停止的位置继续运行。
方括号中的数字是shell自动为程序分配的作业号。shell将shell中运行的每个进程成为作业，并为其分配唯一的作业号。
退出shell时发现有停止的进程，用ps命令查看
wsx@wsx-ubuntu:~$ exit
exit
有停止的任务。
wsx@wsx-ubuntu:~$ ps -l
F S UID PID PPID C PRI NI ADDR SZ WCHAN TTY TIME CMD
0 S 1000 5438 5433 0 80 0 - 6153 wait pts/4 00:00:00 bash
0 T 1000 5452 5438 0 80 0 - 2258 signal pts/4 00:00:00 sleep
0 T 1000 5456 5438 0 80 0 - 2258 signal pts/4 00:00:00 sleep
4 R 1000 5525 5438 0 80 0 - 7665 - pts/4 00:00:00 ps
在表示进程状态的S列中，ps命令将已经停止作业的状态显示为T。这说明命令要么被跟踪，要么被停止了。
如果你仍想退出shell，只需要再输入一遍exit。也可以用kill生成SIGKILL信号标识上PID杀死进程。
wsx@wsx-ubuntu:~$ kill 5456
wsx@wsx-ubuntu:~$ kill -9 5456
wsx@wsx-ubuntu:~$ kill -9 5452
[1]- 已杀死 sleep 1000
[2]+ 已杀死 sleep 1000
捕获信号
trap命令允许我们来指定shell脚本要监看并从shell中拦截的Linux信号。
格式为：
trap commands signals
下面展示一个简单的例子，看如何使用trap命令忽略SIGINT信号，并控制脚本的行为。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ cat test1.sh
#!/bin/bash
# Testing signal trapping
#
trap "echo ' Sorry! I have trapped Ctrl-C'" SIGINT
#
echo This is a test script
#
count=1
while [ $count -le 10 ]
do
echo "Loop #$count"
sleep 1
count=$[ $count + 1 ]
done
#
echo "This is the end of the test script"
#
来运行测试一下：
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ./test1.sh
This is a test script
Loop #1
Loop #2
Loop #3
Loop #4
Loop #5
Loop #6
^C Sorry! I have trapped Ctrl-C
Loop #7
Loop #8
Loop #9
Loop #10
This is the end of the test script
捕获信号
我们也可以在shell脚本退出时进行捕获。这是在shell完成任务时执行命令的一种简便方法。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ cat test2.sh
#!/bin/bash
# Trapping the script exit
#
trap "echo Goodbye..." EXIT
#
count=1
while [ $count -le 5 ]
do
echo "Loop #$count"
sleep 1
count=$[ $count + 1 ]
done
#
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ./test2.sh
Loop #1
Loop #2
Loop #3
Loop #4
Loop #5
Goodbye...
当该脚本运行到退出位置，捕获就触发了，shell会执行在trap命令行指定的命令。就算提取退出，也能够成功捕获。
修改或移除捕获
想在不同的位置进行不同的捕获处理，只需要重新使用带新选项的trap命令。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ cat test3.sh
#!/bin/bash
# Modifying a set trap
#
trap "echo ' Sorry... Ctrc-C is trapped.'" SIGINT # SIGINT是退出信号
#
count=1
while [ $count -le 5 ] # 当count<5的时候
do
echo "Loop #$count"
sleep 1 # 睡1秒
count=$[ $count + 1 ]
done
#
trap "echo ' I modified the trap!'" SIGINT
#
count=1
while [ $count -le 5 ] # 当count<5的时候
do
echo "Loop #$count"
sleep 1 # 睡1秒
count=$[ $count + 1 ]
done
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ./test3.sh
Loop #1
Loop #2
Loop #3
^C Sorry... Ctrc-C is trapped.
Loop #4
Loop #5
Loop #1
Loop #2
Loop #3
^C I modified the trap!
Loop #4
Loop #5
相当于两次不同的捕获。
我们也可以删除已经设置好的捕获。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ cat test3.sh
#!/bin/bash
# Modifying a set trap
#
trap "echo ' Sorry... Ctrc-C is trapped.'" SIGINT # SIGINT是退出信号 在这里设置捕获
#
count=1
while [ $count -le 5 ] # 当count<5的时候
do
echo "Loop #$count"
sleep 1 # 睡1秒
count=$[ $count + 1 ]
done
#
trap -- SIGINT # 在这里删除捕获
echo "I modified the trap!"
#
count=1
while [ $count -le 5 ] # 当count<5的时候
do
echo "Loop #$count"
sleep 1 # 睡1秒
count=$[ $count + 1 ]
done
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ./test3.sh
Loop #1
Loop #2
Loop #3
Loop #4
Loop #5
I modified the trap!
Loop #1
Loop #2
Loop #3
^C
信号捕获被移除之后，脚本会按照原来的方式处理SIGINT信号。所以使用Ctrl+C键时，脚本运行会退出。当然，如果是在这个信号捕获移除前接受到SIGINT信号，那么脚本还是会捕获。（因为shell脚本运行是按步的，前面没有接收到信号捕获的移除，自然不会实现信号捕获的移除）
以后台模式运行脚本
后台运行脚本
以后台模式运行shell脚本非常简单，只要再命令后加&符就可以了。
wangsx@SC-201708020022:~$ cat test4.sh
#!/bin/bash
# Testing running in the background
#
count=1
while [ $count -le 10 ]
do
sleep 1
count=$[ $count + 1 ]
done
wangsx@SC-201708020022:~$ ./test4.sh &
[1] 69
当添加&符号后，命令和bash shell会分离而作为一个独立的后台进行运行。并返回作业号（方括号内）和进程ID（PID），Linux系统上运行的每一个进程都必须有一个唯一的PID。
当后台进程结束后，它会在终端显示出消息：
[1] 已完成 ./test4.sh
需要注意的是，当后台程序运行时，它仍然会使用终端显示器显示STDOUT和STDERR消息。最好是将STDOUT和STDERR进行重定向。
运行多个后台作业
我们可以在命令提示符中同时启动多个后台作用，然后用ps命令查看。
wangsx@SC-201708020022:~$ ./test4.sh &
[1] 117
wangsx@SC-201708020022:~$ ./test5.sh &
[2] 122
wangsx@SC-201708020022:~$ ./test6.sh &
[3] 128
wangsx@SC-201708020022:~$ ps
PID TTY TIME CMD
2 tty1 00:00:00 bash
117 tty1 00:00:00 test4.sh
122 tty1 00:00:00 test5.sh
128 tty1 00:00:00 test6.sh
135 tty1 00:00:00 sleep
136 tty1 00:00:00 sleep
137 tty1 00:00:00 ps
138 tty1 00:00:00 sleep
我们特别需要注意，如果终端退出，后台程序也会随之退出。
在非控制台下运行脚本
如果我们不想出现终端退出后台程序退出的情况，可以使用nohup命令来实现。
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。
其格式如下：
wangsx@SC-201708020022:~$ nohup ./test4.sh &
[1] 156
wangsx@SC-201708020022:~$ nohup: 忽略输入并把输出追加到'nohup.out'
由于nohup命令会解除终端与进程的关联，进程也就不再同STDOUT和STDERR联系在一起。它会自动将这两者重定向到名为nohup.out的文件中。
作业控制
启动、停止终止以及恢复作业统称为作业控制。我们可以通过这几种方式完全控制shell环境中所有的进程的运行方式。
查看作业
作业控制的关键命令是jobs命令。它允许查看shell当前正在处理的作业。
wangsx@SC-201708020022:~$ cat test10.sh
#!/bin/bash
# Test job control
#
echo "Script Process ID: $$"
#
count=1
while [ $count -le 10 ]
do
echo "Loop #$count"
sleep 10
count=$[ $count + 1 ]
done
#
echo "End of script..."
#
wangsx@SC-201708020022:~$ ./test10.sh
Script Process ID: 27
Loop #1
Loop #2
^Z^C # 我的ctrl+z好像不起作用
脚本用$$变量来显示系统分配给脚本的PID。使用Ctrl+Z组合键来停止脚本（我的在这不起作用~之前好像也是）。
我们使用同样的脚本，利用&将另外一个作业作为后台进程启动。我们通过jobs -l命令查看作业的PID。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ./test10.sh > test10.out &
[1] 121
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ jobs -l
[1]+ 121 运行中 ./test10.sh > test10.out &
下面看jobs命令的一些参数：
| 参数 | 语法 |
|---|---|
| -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 |
如果仔细注意的话，我们发现作业号后面有+号。带加号的作业会被当成默认作业。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。任何时候只有一个带加号的作业和一个带减号的作业。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ jobs -l
[1] 132 运行中 ./test10.sh > test10.out &
[2]- 134 运行中 ./test10.sh > test10.out &
[3]+ 136 运行中 ./test10.sh > test10.out &
可以发现最好运行的脚本输出排在最前面。
我们调用了kill命令向默认进程发送了一个SIGHUP信号，终止了该作业。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ./test10.sh > test10.out &
[1] 165
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ./test10.sh > test10.out &
[2] 167
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ./test10.sh > test10.out &
[3] 169
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ jobs -l
[1] 165 运行中 ./test10.sh > test10.out &
[2]- 167 运行中 ./test10.sh > test10.out &
[3]+ 169 运行中 ./test10.sh > test10.out &
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ kill 169
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ jobs -l
[1] 165 运行中 ./test10.sh > test10.out &
[2]- 167 运行中 ./test10.sh > test10.out &
[3]+ 169 已终止 ./test10.sh > test10.out
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ jobs -l
[1]- 165 运行中 ./test10.sh > test10.out &
[2]+ 167 运行中 ./test10.sh > test10.out &
重启停止的作业
我们可以将已经停止的作业作为后台进程或者前台进程重启。前台进程会接管当前工作的终端，所以使用时需要注意。
要以后台模式重启一个作业，可以用bg命令加上作业号（我的Window10子系统好像确实不能使用Ctrl+Z的功能，有兴趣可以自己测试一下）。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ./test10.sh
Script Process ID: 13
Loop #1
^ZLoop #2
^C
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ bg
bash: bg: 当前: 无此任务
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ jobs
如果是默认作业，只需要使用bg命令。如果有多个作业，你得在bg命令后加上作业号。
调整谦让度
在Linux中，内核负责将CPU时间分配给系统上运行的每一个进程。调度优先级是内核分配给进程的CPU时间。在Linux系统中，由shell启动的所有进程的调度优先级默认都是相同的。
调度优先级是一个整数值，从-20（最高）到+19（最低）。默认bash shell以优先级0来启动所有进程。
我们可以使用nice命令来改变shell脚本的优先级。
nice命令
要让命令以更低的优先级运行，只要用nice的-n命令行来指定新的优先级级别。
wsx@ubuntu:~/tmp$ nice -n 10 ./test10.sh > test10.out &
[5] 18953
wsx@ubuntu:~/tmp$ ps -p 18953 -o pid,ppid,ni,cmd
PID PPID NI CMD
18953 18782 10 /bin/bash ./test10.sh
如果想要提高优先级，需要使用超级用户权限。nice命令的-n选项不是必须的，只需要在破折号后面跟上优先级就行了。
wsx@ubuntu:~/tmp$ nice -10 ./test10.sh > test10.out &
[6] 18999
[5] Done nice -n 10 ./test10.sh > test10.out
wsx@ubuntu:~/tmp$ ps -p 18999 -o pid,ppid,ni,cmd
PID PPID NI CMD
18999 18782 10 /bin/bash ./test10.sh
renice命令
有时候我们想要改变系统上已经运行命令的优先级，这是renice命令可以做到的。它允许我们指定PID来改变它的优先级。
wsx@ubuntu:~/tmp$ ./test10.sh &
[3] 19086
wsx@ubuntu:~$ ps -p 19086 -o pid,ppid,ni,cmd
PID PPID NI CMD
19086 19070 0 /bin/bash ./test10.sh
wsx@ubuntu:~$ renice -n 10 -p 19086
19086 (process ID) old priority 0, new priority 10
wsx@ubuntu:~$ ps -p 19086 -o pid,ppid,ni,cmd
PID PPID NI CMD
19086 19070 10 /bin/bash ./test10.sh
定时运行脚本
Linux系统提供了多个在预定时间运行脚本的方法：at命令和cron表。
用at命令来计划执行任务
at命令允许指定Linux系统何时运行脚本。at命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。
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。
at命令的格式
at [-f filename] time
默认，at命令会将STDIN的输入放入队列中。我们可以用-f参数来指定用于读取命令的文件名。time参数指定了Linux系统何时运行该脚本。
at命令能识别多种不同的时间格式。
- 标准的小时和分钟格式，比如10:15
- AM/PM指示符，比如10:15 PM
- 特定可命令的时间，比如now, noon, midnight或teatime （4 PM）
除了指定运行时间，还可以指定运行的日期。
- 标准日期格式，比如MMDDYY, MM/DD/YY或DD.MM.YY
- 文本日期，比如Jul 4或Dec 25，加不加年份都可以
- 还可以指定时间增量
- 当前时间+25min
- 明天10:15PM
- 10:15+7天
针对不同的优先级，存在26种不同的作业队列。作业队列通常用小写字母a-z和大写字母A-Z来指代。
作业队列的字母排序越高，作业运行的优先级就越低（更高的nice值）。可以用-q参数指定不同的队列字母。
获取作业的输出
Linux系统会将提交作业的用户的电子邮件地址作为STDOUT和STDERR。任何发到STDOUT或STDERR的输出都会通过邮件系统发送给用户。
# 解决atd没启动的问题
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ sudo /etc/init.d/atd start
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ cat test13.sh
#!/bin/bash
# Test using at command
#
echo "This script ran at $(date +%B%d,%T)"
echo
sleep 5
echo "This is the script's end..."
#
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ at -f test13.sh now
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 4 at Tue Sep 26 12:12:00 2017
at命令会显示分配给作业的作业号以及为作业安排的运行时间。at命令利用sendmail应用程序来发送邮件。如果没有安装这个工具就无法获得输出，因此在使用at命令时，最好在脚本中对STDOUT和STDERR进行重定向。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ cat test13b.sh
#!/bin/bash
# Test using at command
#
echo "This script ran at $(date +%B%d,%T)" > test13b.out
echo >> test13b.out
sleep 5
echo "This is the script's end..." >> test13b.out
#
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ at -M -f test13b.sh now
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 7 at Tue Sep 26 12:16:00 2017
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ cat test13b.out
This script ran at 九月26,12:16:24
This is the script's end...
这里使用了-M选项来屏蔽作业产生的输出信息。
列出等待的作业
atq命令可以查看系统中有哪些作业再等待。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ at -M -f test13b.sh teatime
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 11 at Wed Sep 27 16:00:00 2017
Can't open /var/run/atd.pid to signal atd. No atd running?
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ sudo /etc/init.d/atd start
[sudo] wangsx 的密码：
* Starting deferred execution scheduler atd [ OK ]
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ at -M -f test13b.sh teatime
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 12 at Wed Sep 27 16:00:00 2017
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ at -M -f test13b.sh tomorrow
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 13 at Wed Sep 27 21:44:00 2017
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ at -M -f test13b.sh 13:30
warning: commands will be executed using /bin/sh
job 14 at Wed Sep 27 13:30:00 2017
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ atq
11 Wed Sep 27 16:00:00 2017 a wangsx
12 Wed Sep 27 16:00:00 2017 a wangsx
13 Wed Sep 27 21:44:00 2017 a wangsx
14 Wed Sep 27 13:30:00 2017 a wangsx
作业列表中显示了作业号、系统运行该作业的日期和时间以及它所在的队列位置。
删除作业
使用atrm命令删除等待中的作业。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ atq
11 Wed Sep 27 16:00:00 2017 a wangsx
12 Wed Sep 27 16:00:00 2017 a wangsx
13 Wed Sep 27 21:44:00 2017 a wangsx
14 Wed Sep 27 13:30:00 2017 a wangsx
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ atrm 11
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ atq
12 Wed Sep 27 16:00:00 2017 a wangsx
13 Wed Sep 27 21:44:00 2017 a wangsx
14 Wed Sep 27 13:30:00 2017 a wangsx
只能删除自己提交的作业，不能删除其他人的。
安排需要定期执行的脚本
如果是需要定期执行的脚本，我们不需要使用at不断提交作业，而是可以利用Linux系统的另一个功能。
Linux系统使用cron程序来安排要定期执行的作业。它会在后台运行并检查一个特殊的表（成为cron时间表），以获得已安排执行的作业。
cron时间表
cron时间表的格式如下：
min hour dayofmonth month dayofweek command
cron时间表允许我们用特定值、取值范围（比如1-5）或者通配符（星号）来指定条目。
例如，我们想在每天的10:15运行一个命令，可以使用：
15 10 * * * command
在其中三个字段使用了通配符，表明cron会在每个月的每天的10:15执行该命令。
要指定在每周一4:15PM运行命令，可以使用：
15 16 * * 1 command
可以用三字符的文本值mon,tue,wed,thu,fri,sat,sum或数值（0为周日，6为周六）来指定dayofweek的表项。
dayofmonth可以用1-31表示。
# 怎么在每个月的最后一天执行命令？
00 12 * * * if [`date +%d -d tomorrow` = 01 ]; then ; command
命令列表必须指定要运行的命令或脚本的全路径名。
# 例如
15 10 * * * /home/rich/test4.sh > test4out
注意：corn会用提交作业的用户账户运行脚本，所以我们在操作指定文件时必须有相应权限。
构建cron时间表
Linux提供了crontab命令来处理cron时间表。我们可以使用-l选项列出时间表。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ crontab -l
no crontab for wangsx
要添加条目，使用-e选项。在添加条目时，crontab命令会启动一个文本编辑器，使用已有的cron时间表作为文件内容。
浏览cron目录
如果对时间精确性要求不高，用预配置的cron脚本目录会更方便。有4个基本目录：hourly, daily, monthly和weekly。
wangsx@SC-201708020022:~/tmp$ ls /etc/cron.*ly
/etc/cron.daily:
apport bsdmainutils man-db passwd upstart
apt-compat dpkg mdadm popularity-contest
aptitude logrotate mlocate update-notifier-common
/etc/cron.hourly:
/etc/cron.monthly:
/etc/cron.weekly:
fstrim man-db update-notifier-common
如果脚本需要每天运行一次，只要将脚本复制到daily目录，cron每天会执行它。
anacron程序
如果提交的作业需要运行时系统处于关机状态，cron不会运行那些错过的脚本。为了解决这个问题，anacron程序诞生了。
如果anacron知道某个作业错过了执行时间，它会尽快运行该作业。这个功能常用于进行常规日志维护的脚本。
anacron程序只会处理位于cron目录下的程序，比如/etc/cron.monthly。它使用时间戳来决定作业是否在正确的计划间隔内运行了，每个cron目录都有个时间戳文件，该文件位于/var/spool/anacron。
anacron程序使用自己的时间表来检查作业目录。
wsx@ubuntu:~$ sudo cat /var/spool/anacron/cron.monthly
[sudo] password for wsx:
20170926
wsx@ubuntu:~$ sudo cat /etc/anacrontab
# /etc/anacrontab: configuration file for anacron
# See anacron(8) and anacrontab(5) for details.
SHELL=/bin/sh
PATH=/usr/local/sbin:/usr/local/bin:/sbin:/bin:/usr/sbin:/usr/bin
HOME=/root
LOGNAME=root
# These replace cron's entries
1 5 cron.daily run-parts --report /etc/cron.daily
7 10 cron.weekly run-parts --report /etc/cron.weekly
@monthly 15 cron.monthly run-parts --report /etc/cron.monthly
anacron的时间表的基本格式和cron时间表略有不同：
period delay identifier command
period定义了作业多久运行一次，以天为单位。anacron用此条目来检查作业的时间戳文件。delay条目会指定系统启动后anacron程序需要等待多少分钟再开始运行错过的脚本。command条目包含了run-parts程序和一个cron脚本目录名。run-parts程序负责运行目录中传给它的任何脚本。
注意了，anacron不会处理执行时间需求小于一天的脚本，所以它是不会运行/etc/cron.hourly的脚本。
identifier条目是一种特别的非空字符串，如cron-weekly。它用于唯一标识日志消息和错误邮件中的作业。