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[z]linux 进程的基本概念和exec与重定向的使用

上一篇 / 下一篇  2013-06-20 14:56:01 / 个人分类:linux

前言:作者从脚本执行副本的创立出发,讨论了,其中隐含的有关于linux进程的概念:
什么是进程,linux的进程的特点,创建的方式,以及和线程的区别概念
exec创建进程的优点是什么?
在下面的文章里,我做了一点点修订工作,希望对大家有利

1 从bash命令引发的思考:
exec和source都属于bash内部命令(builtins commands),在bash下输入man exec或man source可以查看所有的内部命令信息。
bash shell的命令分为两类:外部命令和内部命令。
外部命令是通过系统调用或独立的程序实现的,如sed、awk等等。内部命令是由特殊的文件格式(.def)所实现,如cd、history、exec等等。

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在说明exe和source的区别之前,先说明一下fork的概念。
    fork是linux的系统调用,用来创建子进程(child process)。子进程是父进程(parent process)的一个副本,从父进程那里获得一定的资源分配以及继承父进程的环境。子进程与父进程唯一不同的地方在于pid(process id)。
    环境变量传给子进程的变量遗传性是本地变量和环境变量的根本区别)只能单向从父进程传给子进程。不管子进程的环境变量如何变化,都不会影响父进程的环境变量。
 
shell script.:
有两种方法执行shell scripts,一种是新产生一个shell,然后执行相应的shell scripts;一种是在当前shell下执行,不再启用其他shell。
新产生一个shell然后再执行scripts的方法是在scripts文件开头加入以下语句
#!/bin/sh
一般的script文件(.sh)即是这种用法。这种方法先启用新的sub-shell(新的子进程),然后在其下执行命令。
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另外一种方法就是上面说过的source命令,不再产生新的shell,而在当前shell下执行一切命令。
source:
source命令即点(.)命令。【也就是当前的意思】
在bash下输入man source,找到source命令解释处,可以看到解释”Read and execute commands from filename in the current shell environment and …”。
从中可以知道,source命令是在当前进程中执行参数文件中的各个命令,而不是另起子进程(或sub-shell)。
 
exec:
在bash下输入man exec,找到exec命令解释处,可以看到有”No new process is created.”这样的解释,这就是说exec命令不产生新的子进程。

w p[\Au0
那么exec与source的区别是什么呢?
exec命令在执行时会把当前的shell process关闭,然后换到后面的命令继续执行。

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系统调用exec
1. 系统调用exec是以新的进程去代替原来的进程,但进程的PID保持不变。因此,可以这样认为,exec系统调用并没有创建新的进程,只是替换了原来进程上下文的内容。原进程的代码段,数据段,堆栈段被新的进程所代替。
一个进程主要包括以下几个方面的内容:
(1)一个可以执行的程序
(2) 与进程相关联的全部数据(包括变量,内存,缓冲区)
(3)程序上下文(程序计数器PC,保存程序执行的位置)
2. exec是一个函数簇,由6个函数组成,分别是以excl和execv打头的。
执行exec系统调用,一般都是这样,用fork()函数新建立一个进程,然后让进程去执行exec调用。我们知道,在fork()建立新进程之后,父进各与子进程共享代码段,但数据空间是分开的,但父进程会把自己数据空间的内容copy到子进程中去,还有上下文也会copy到子进程中去。而为了提高效率,采用一种写时copy的策略,即创建子进程的时候,并不copy父进程的地址空间,父子进程拥有共同的地址空间,只有当子进程需要写入数据时(如向缓冲区写入数据),这时候会复制地址空间,复制缓冲区到子进程中去。从而父子进程拥有独立的地址空间。而对于fork()之后执行exec后,这种策略能够很好的提高效率,如果一开始就copy,那么exec之后,子进程的数据会被放弃,被新的进程所代替。
3. exec与system的区别
(1) exec是直接用新的进程去代替原来的程序运行,运行完毕之后不回到原先的程序中去。
(2) system是调用shell执行你的命令,system=fork+exec+waitpid,执行完毕之后,回到原先的程序中去。继续执行下面的部分。
总之,如果你用exec调用,首先应该fork一个新的进程,然后exec. 而system不需要你fork新进程,已经封装好了。
 

exec I/O重定向详解及应用实例
1、 基本概念(这是理解后面的知识的前提,请务必理解)
a、 I/O重定向通常与 FD(file descriptor)有关,shell的FD通常为10个,即 0~9;
b、 常用FD有3个,为0(stdin,标准输入)、1(stdout,标准输出)、2(stderr,标准错误输出),默认与keyboard、monitor、monitor有关;
c、 用  来改变送出的数据信道(stdout, stderr),使之输出到指定的档案;
e、 0 是  与 1> 是一样的;
f、 在IO重定向 中,stdout 与 stderr 的管道会先准备好,才会从 stdin 读进资料;
g、 管道“|”(pipe line):上一个命令的 stdout 接到下一个命令的 stdin;
h、 tee 命令是在不影响原本 I/O 的情况下,将 stdout 复制一份到档案去;
i、 bash(ksh)执行命令的过程:分析命令-变量求值-命令替代(``和$( ))-重定向-通配符展开-确定路径-执行命令;
j、 ( ) 将 command group 置于 sub-shell 去执行,也称 nested sub-shell,它有一点非常重要的特性是:继承父shell的Standard input, output, and error plus any other open file descriptors。
k、 exec 命令:常用来替代当前 shell 并重新启动一个 shell,换句话说,并没有启动子 shell。使用这一命令时任何现有环境都将会被清除。exec 在对文件描述符进行操作的时候,也只有在这时,exec 不会覆盖你当前的 shell 环境。
2、cmd &n 使用系统调用 dup (2) 复制文件描述符 n 并把结果用作标准输出
&- 关闭标准输出
n&- 表示将 n 号输出关闭
上述所有形式都可以前导一个数字,此时建立的文件描述符由这个数字指定而不是缺省的 0 或 1。如:
... 2>file 运行一个命令并把错误输出(文件描述符 2)定向到 file。
... 2>&1 运行一个命令并把它的标准输出和输出合并。(严格的说是通过复制文件描述符 1 来建立文件描述符 2 ,但效果通常是合并了两个流。)
我们对 2>&1详细说明一下 :2>&1 也就是 FD2=FD1 ,这里并不是说FD2 的值 等于FD1的值,因为 > 是改变送出的数据信道,也就是说把 FD2 的 “数据输出通道” 改为 FD1 的 “数据输出通道”。如果仅仅这样,这个改变好像没有什么作用,因为 FD2 的默认输出和 FD1的默认输出本来都是 monitor,一样的!
但是,当 FD1 是其他文件,甚至是其他 FD 时,这个就具有特殊的用途了。请大家务必理解这一点。
3、 如果 stdin, stdout, stderr 进行了重定向或关闭, 但没有保存原来的 FD, 可以将其恢复到 default 状态吗?
*** 如果关闭了stdin,因为会导致退出,那肯定不能恢复。
*** 如果重定向或关闭 stdout和stderr其中之一,可以恢复,因为他们默认均是送往monitor(但不知会否有其他影响)。如恢复重定向或关闭的 stdout: exec 1>&2 ,恢复重定向或关闭的stderr:exec 2>&1。
*** 如果stdout和stderr全部都关闭了,又没有保存原来的FD,可以用:exec 1>/dev/tty 恢复。
4、 cmd >a 2>a 和 cmd >a 2>&1 为什么不同?【cmd是你写的linux command or utlility】
cmd >a 2>a :stdout和stderr都直接送往文件 a ,a文件会被打开两遍,由此导致stdout和stderr互相覆盖。
cmd >a 2>&1 :stdout直接送往文件a ,stderr是继承了FD1的管道之后,再被送往文件a 。a文件只被打开一遍,就是FD1将其打开。
我想:他们的不同点在于:
cmd >a 2>a 相当于使用了两个互相竞争使用文件a的管道;
而cmd >a 2>&1 只使用了一个管道,但在其源头已经包括了stdout和stderr。
从IO效率上来讲,cmd >a 2>&1的效率应该更高!
exec 0exec 1>outfilename # 打开文件outfilename作为stdout
exec 2>errfilename # 打开文件 errfilename作为 stderr
exec 0&- # 关闭 FD1
exec 5>&- # 关闭 FD5
[linuxidc.com@linuxidc.com shell]$ cat 1
11 22 33 44 55
66 22 33 11 33
324 25 63 634 745
[linuxidc.com@linuxidc.com shell]$ cat 2
> 1.txt
exec 4<&1
exec 1> 1.txt
while read  line
do
echo $line
done < 1
exec 1<&4
exec 4>&-
[linuxidc.com@linuxidc.com shell]$ sh ./2
[linuxidc.com@linuxidc.com shell]$ cat 1.txt
11 22 33 44 55
66 22 33 11 33
324 25 63 634 745
[linuxidc.com@linuxidc.com shell]$
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TAG: linux Linux LINUX 定向

 

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