shell实现Unix进程间信息交换的几种方法

本文作者: 北京中软同和公司 何绍德

　　 本文将介绍在SCO OpenServer5.0.5系统中使用shell语言来实现进程间信息交换的几种方法：
使用命名管道实现进程间信息交换

使用kill命令和trap语句实现进程间信息交换

使用点命令“.”实现进程间信息交换

使用export语句实现父进程对子进程的信息传递

一、使用命名管道
　　 命名管道是一种先进先出（FIFO）的数据结构，它允许两个进程通过管道联接实现信息交换。
在Unix系统中，命名管道是一种特殊类型的文件，因此可以对命名管道进行读写操作；当然，同样
也会有读写和执行等权限的限制。

　　 通过下面的命令可以创建一个命名管道：
　　 /etc/mknod pipe_name p

　　 其中“pipe_name”是要创建的命名管道的名字，参数p 必须出现在命名管道名字之后。

　　 命名管道文件被创建后，一些进程就可以不断地将信息写入命名管道文件里，而另一些进程也
可以不断地从命名管道文件中读取信息。对命名管道文件的读写操作是可以同时进行的。下面的例子
显示命名管道的工作过程。

　　 进程A、B、C中运行的程序只是一条简单的echo命令，它们不断地把信息写入到命名管道文件
/tmp/pipe1中。与此同时，程序中的“read msg” 命令不断地从命名管道文件/tmp/pipe1中读取这些
信息，从而实现这些进程间的信息交换。

　　 程序执行时，首先创建命名管道文件，此时程序处于等待状态，直到A、B、C进程中某一个进程往
命名管道中写入信息时，程序才继续往下执行。使用rm命令可以删除命名管道文件从而清除已设置的
命名管道。

　　 下面是一个用于记录考勤的例子：

　　 在主机上运行的程序/tmp/text产生命名管道/tmp/pipe1，并不断地从命名管道中读取信息送屏幕
上显示。

/tmp/text程序：
if [ ! －p /tmp/pipe1 ]
then
/etc/mknode /tmp/pipe1 p
fi
while :
do
read msg
if [ “＄msg" = “" ]
then
continue
else
echo “＄msg"
fi
done </tmp/pipe1

　　 在终端上运行的是雇员签到程序/tmp/text1。每个雇员在任何一台终端上键入自己的名字或代码，
程序/tmp/text1将把这个名字连同当时的签到时间送入命名管道。

/tmp/text1程序：
tty=‘who am I | awk ‘{print ＄2}''
while :
do
echo “Enter your name: c" > /dev/＄tty
read name
today=‘date'
echo “＄namet＄today"
done > /tmp/pipe1

　　 当雇员从终端上输入自己的姓名后，运行/tmp/text程序的主机将显示类似下面的结果：

wang Thu Jan 28 09:29:26 BTJ 1999
he Thu Jan 28 09:29:26 BTJ 1999
cheng Thu Jan 28 09:30:26 BTJ 1999
zhang Thu Jan 28 09:31:26 BTJ 1999

二、使用kill命令和trap语句
　　 在Unix系统中，当检测到一个异常的内部状态，或者硬件及外部设备发出请求，或者执行某些指令时，
将会向系统中的进程发出信号报告事件产生。当进程捕获到这些信号后，系统便转去执行预先设定的默认
程序，完成指定的动作；这些预先设定的默认程序称之为信号的系统陷阱。

　　 在shell中，使用trap语句为信号设置新的陷阱。当shell 捕获到一个信号时（信号11除外，因为
shell本身要利用这个信号进行内存分配），它将这个信号传递给所有当前正在执行的程序
（父程序和子程序），并分别执行父程序和子程序中已设置的信号陷阱。一旦陷阱程序执行结束，便返
回中断点，继续执行原来的程序流程。

trap语句的基本格式：
trap command_list signal_list

　　 command_list： 由一个或多个命令（或命令组）构成的命令列表。当命令列表中含有多个命令时要
用单引号或双引号括起来，并且各命令间要用分号隔开。

　　 signal_list：由一个或多个信号值构成的信号列表，各信号值间要用空格分开。

　　 在一个shell程序（父程序）中重新设置信号的陷阱并不改变被这个程序所调用的子程序中同名信号
的陷阱。同样，在子程序中设置的信号陷阱也不影响父程序中同名信号的陷阱。

　　 shell在读取trap语句时，要扫描一次命令列表，以便设置陷阱。在捕获信号后，shell再次扫描命令
列表，执行已设置好的陷阱程序（命令或命令组）。因此，如果命令列表中含有变量置换或命令置换表达
式，shell在第一次扫描命令列表时就会用当前的变量值或命令结果置换这些表达式，使得在捕获到信号而
去执行陷阱程序时，陷阱程序已经不是原来设置的陷阱程序了。为了避免这种情况发生，使用单引号而不是
使用双引号把trap语句中含有变量置换或命令置换表达式的命令列表括起来；因为单引号可以消除所有字符
的特殊含义，这样避免了shell在第一次扫描时执行任何置换或替代操作，直到命令列表被执行时才进行置
换或替代。

　　 向一个程序或进程传递信号方法很多，比如在程序执行时按下Ctrl＋c键或Del键，将向程序传递一个
SIGINT信号，执行该信号的系统陷阱将终止程序执行。使用kill命令传递信号是shell语言编程中最为常用
的方法。

　　 kill命令的基本格式是：
　　 kill [ － signal ] PID

　　 通常kill命令用来终止一个进程。但如果使用了带有短划线“－”的信号作为参数时，kill命令就发送
该信号给PID指示的一个或多个进程，而不是终止进程。当trap语句捕获到这个信号后便执行设定的信号陷阱
程序，实现进程间的相互通讯。

　　 下面的例子显示了程序master和slave1、slave2间如何利用信号机制实现相互通讯的。首先在后台运行
程序slave1和slave2，然后运行程序master。在文件/tmp/pro_list中记录了这三个程序的进程号。

　　 程序slave1首先设置信号15的陷阱，然后把自己的当前进程写入文件/tmp/pro_list；在获得master进程
号后，进入循环状态。当接收到master发出的信号15时，执行陷阱程序，显示相关信息后，向master发出信
号15。

　　 程序slave2执行情况与slave1相似。

　　 程序master也是首先设置信号15的陷阱，然后把自己的当前进程写入文件/tmp/pro_list。在取得所有
slave程序进程号后，向这些slave程序发出信号15，然后进入循环等待。当接收到slave1或slave2发出的信
号15时，执行陷阱程序，显示相关信息，杀死所有slave进程，清空文件/tmp/pro_list，然后退出。

程序/tmp/slave1：
slave() {
echo “slave1 has received sighal from master"
echo “Request master to kill slave1 process"
kill －15 ＄master_pid
}
trap slave 15
echo “slave1_pid ＄＄" >> /tmp/pro_list
sleep 1
while :
do
master_pid=‘awk '＄1 ～/master/
{print ＄2}‘/tmp/pro_list'
if [ “＄master_pid" != “" ]
then break
fi
done
while :
do
sleep 1
done

程序/tmp/slave2：
slave() {
echo “slave2 has received sighal from master"
echo “Request master to kill slave2 process"
kill －15 ＄master_pid
}
trap slave 15
echo “slave2_pid ＄＄" >> /tmp/pro_list
sleep 1
while :
do
master_pid=‘awk '＄1 ～/master/
{print ＄2}‘/tmp/pro_list'
if [ “＄master_pid" != “" ]
then break
fi
done
while :
do
sleep 1
done

程序/tmp/master：
kill_slave() {
echo “Master has received signals
from slave processes"
echo “End all slave processes"
kill －9 ＄slave_list
>/tmp/pro_list
exit 0
}
trap kill_slave 15
echo “master_pid ＄＄" >> /tmp/pro_list
sleep 1
slave_list=‘awk '＄1 ～/slave/
{print ＄2}‘/tmp/pro_list'
echo “Current slave processes are:"
echo “＄slave_list"
kill －15 ＄slave_list
while :
do
sleep 1
done

执行程序：
＄ cd /tmp
＄ ./slave1＆
15638
＄ ./slave2＆
16831
＄ ./master
Current slave processes are:
15638
16831
slave1 has received signal 15 from master
Request master to kill slave1 process
slave2 has received signal 15 from master
Request master to kill slave2 process
Master has received signals from slave processes
End all slave processes
15638 Killed
16831 Killed
＄

三、使用点命令“.”
　　 “.”点命令是shell的一个内部命令，它从指定的shell 文件中读入所有命令语句并在当前进程
中执行。 因此当多个shell进程（父子进程或无关进程均可）共享一组变量值时，就可以将这些变量
赋值语句定义到一个shell文件里，并在需要这些变量值的程序中使用点语句来引用这个shell文件，
从而实现变量值共享（对这些变量值的修改仅涉及到这个shell文件）。但要注意的是，这个shell文
件不能包括含有位置参数的语句，即不能接受＄1、＄2等命令行参数。

　　 下面是一个在超市中发布每日商品价格的示范程序片段。发布每日商品价格统一由程序/tmp/jiage
来执行，它为每种商品价格赋值，并把相应的赋值语句写入文件/tmp/jiagebiao中。在各终端上运行的
收款程序/tmp/shoukuan将读入文件 /tmp/jiagebiao中所有赋值语句并在当前进程中执行，从而获取在
程序/tmp/jiage中设定的价格。

　　 价格设定程序/tmp/jiage：

echo “Enter the price of chicken,
duck and fish: c"
read chicken duck fish
exec 3>/tmp/jiagebiao
echo “chicken_price=＄chicken" >＆3
echo “duck_price=＄duck" >＆3
echo “fish_price=＄fish" >＆3

　　 执行/tmp/jiage程序后，文件/tmp/jiagebiao中将有如下内容：

chicken_price=5.4
duck_price=2.5
fish_price=4.2

　　 收款程序/tmp/shoukuan：

. /tmp/jiagebiao
count=0
while :
do
echo “Enter the trade name and
quantities or input q to sum: c"
read trade＄count quantity＄count
eval a=＄trade＄count
if [ “＄a" = “q" ]
then if [ ＄count －gt 0 ]
then
count=‘expr ＄count － 1'
fi
break
fi
count=‘expr ＄count ＋ 1 '
done
echo “n‘date'"
echo “trade nametquantitytsum"
while [ “＄count" －ge 0 ]
do
eval trade=“＄{trade＄count}"
eval trade_price=“＄{trade}_price"
eval danjia=＄{＄trade_price}
eval quantity=“＄{quantity＄count}"
sum=‘echo “scale=2; ＄danjia
＊＄quantity"|bc'
echo “＄tradett＄quantitytt＄sum"
count=‘expr ＄count － 1 '
done

　　 在终端上执行程序/tmp/shoukuan将有如下显示：

Enter the trade name and quantities
or input q to sum: chicken 2
Enter the trade name and quantities
or input q to sum: fish 3
Enter the trade name and quantities
or input q to sum: duck 4
Enter the trade name and quantities
or input q to sum: q

Thu Jan 28 09:29:29 BJT 1999:
duck 4 10
fish 3 12.6
chicken 2 10.8

四、使用export语句
　　 通常shell变量是局部变量，无论是通过赋值操作还是通过命令赋值，其变量值只在当前进程中
有效。但是经过export语句说明的shell变量就成为一个全局性变量，其变量名和变量值可以传递给
子进程及其后代进程。在子进程中可以修改这个变量的值，但并不影响这个变量在父进程中的取值。

　　 下面的例子中，父进程（/tmp/text）将赋值后的变量 pro_name传递给子进程（/tmp/text_child），
在子进程中对变量pro_name所赋的新值并不影响父进程中该变量的值。

/tmp/text程序：
pro_name=“PARENT"
echo “The variable pro_name is
＄pro_name in parent process"
export pro_name
/tmp/text_child
echo “The variable pro_name is
＄pro_name after retund to parent process"

/tmp/text_child程序：
echo“The variable pro_name (＄pro_name) is
transmited to child process"
pro_name=“CHILD"
echo “To change the variable pro_name to
＄pro_name in child process"
执行程序/tmp/text：
＄ /tmp/text
The variable pro_name is PARENT
in parent process
The variable pro_name (PARENT)
is transmited to child process
To change the variable pro_name to CHILD
in child process
The variable pro_name is PARENT
after retund to parent process
＄