shell脚本控制——处理信号

Linux利用信号与系统中的进程进行通信。你可以通过对脚本进行编程，使其在收到特定信号时执行某些命令，从而控制shell脚本的操作。

1.重温Linux信号

Linux系统和应用程序可以产生超过30个信号。下表列出了在shell脚本编程时会遇到的最常见的Linux系统信号。 

在默认情况下，bash shell会忽略收到的任何SIGQUIT（3）信号和SIGTERM（15）信号（因此交互式shell才不会被意外终止）。但是，bash shell会处理收到的所有SIGHUP（1）信号和SIGINT（2）信号。

如果收到了SIGHUP信号（比如在离开交互式shell时），bash shell就会退出。但在退出之前，它会将SIGHUP信号传给所有由该shell启动的进程，包括正在运行的shell脚本。

随着收到SIGINT信号，shell会被中断。Linux内核将不再为shell分配CPU处理时间。当出现这种情况时，shell会将SIGINT信号传给由其启动的所有进程，以此告知出现的状况。

你可能也注意到了，shell会将这些信号传给shell脚本来处理。而shell脚本的默认行为是忽略这些信号，因为可能不利于脚本运行。要避免这种情况，可以在脚本中加入识别信号的代码，并做相应的处理。

2.产生信号

bash shell允许使用键盘上的组合键来生成两种基本的Linux信号。这个特性在需要停止或暂停失控脚本时非常方便。

1.中断进程

Ctrl+C组合键会生成SIGINT信号，并将其发送给当前在shell中运行的所有进程。通过执行一条需要很长时间才能完成的命令，然后按下Ctrl+C组合键，可以对此进行测试：

$ sleep 60
^C
$

sleep命令会按照指定的秒数暂停shell操作一段时间，然后返回shell提示符。Ctrl+C组合键会发送SIGINT信号，停止shell中当前运行的进程。在超时前（60秒）按下Ctrl+C组合键，就可以提前终止sleep命令。

2.暂停进程

你也可以暂停进程，而不是将其终止。尽管有时这可能比较危险（比如，脚本打开了一个关键的系统文件的文件锁），但它往往可以在不终止进程的情况下，使你能够深入脚本内部一窥究竟。

Ctrl+Z组合键会生成SIGTSTP信号，停止shell中运行的任何进程。停止（stopping）进程跟终止（terminating）进程不同，前者让程序继续驻留在内存中，还能从上次停止的位置继续运行。

当使用Ctrl+Z组合键时，shell会通知你进程已经被停止了：

$ sleep 60
^Z
[1]+  Stopped        sleep 60
$

方括号中的数字是shell分配的作业号。shell将运行的各个进程称为作业，并为作业在当前shell内分配了唯一的作业号。作业号从1开始，然后是2，依次递增。

如果shell会话中有一个已停止的作业，那么在退出shell时，bash会发出提醒：

$ sleep 70
^Z
[2]+  Stopped        sleep 70
$
$ exit
logout
There are stopped jobs.
$

可以用ps命令查看已停止的作业：

$ ps -l
F S    UID    PID    PPID  [...]  TTY        TIME  CMD
0 S   1001   1509    1508  [...]  pts/0  00:00:00  bash
0 T   1001   1532    1509  [...]  pts/0  00:00:00  sleep
0 T   1001   1533    1509  [...]  pts/0  00:00:00  sleep
0 R   1001   1534    1509  [...]  pts/0  00:00:00  ps
$

在S列（进程状态）中，ps命令将已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。

如果在有已停止作业的情况下仍旧想退出shell，则只需再输入一遍exit命令即可。shell会退出，终止已停止作业。

或者，如果知道已停止作业的PID，那就可以用kill命令发送SIGKILL（9）信号将其终止：

$ kill -9 1532
[1]-  Killed        sleep 60
$ kill -9 1533
[2]+  Killed        sleep 70
$

每当shell生成命令行提示符时，也会显示shell中状态发生改变的作业。“杀死”作业后，shell会显示一条消息，表示运行中的作业已被“杀死”，然后生成提示符。

注意        在某些Linux系统中，“杀死”作业时不会得到任何回应。但当下次执行能让shell生成命令行提示符的操作时（比如，按下Enter键），你会看到一条消息，表示作业已被“杀死”。

 3.捕获信号

你也可以用其他命令在信号出现时将其捕获，而不是忽略信号。trap命令可以指定shell脚本需要侦测并拦截的Linux信号。如果脚本收到了trap命令中列出的信号，则该信号不再由shell处理，而是由本地处理。

trap命令的格式如下：

trap  commands  signals

在trap命令中，需要在commands部分列出想要shell执行的命令，在signals部分列出想要捕获的信号（多个信号之间以空格分隔）。指定信号的时候，可以使用信号的值或信号名。

下面这个简单的例子展示了如果使用trap命令捕获SIGINT信号并控制脚本的行为：

$ cat trapsignal.sh
#!/bin/bash
#Testing signal trapping
#
trap "echo ' Sorry! I have trapped Ctrl-C'" SIGINT
#
echo "This is a test script."
#
count=1
while [ $count -le 5 ]
do
    echo "Loop #$count"
    sleep 1
    count=$[ $count + 1 ]
done
#
echo "This is the end of test script."
exit
$

每次侦测到SIGINT信号时，本例中的trap命令都会显示一行简单的文本消息。捕获这些信号可以阻止用户通过组合键Ctrl+C停止脚本：

$ ./trapsignal.sh
This is a test script.
Loop #1
Loop #2
^C Sorry! I have trapped Ctrl-C
Loop #3
^C Sorry! I have trapped Ctrl-C
Loop #4
Loop #5
This is the end of test script.
$

每次使用Ctrl+C组合键，脚本都会执行trap命令中指定的echo语句，而不是忽略信号并让shell停止该脚本。

警告        如果脚本中的命令被信号中断，使用带有指定命令的trap未必能让被中断的命令继续执行。为了保证脚本中的关键操作不被打断，请使用带有空操作命令的trap以及要捕获的信号列表，例如：

trap "" SIGINT

这种形式的trap命令允许脚本完全忽略SIGINT信号，继续执行重要的工作。

 4.捕获脚本退出

除了在shell脚本中捕获信号，也可以在shell脚本退出时捕获信号。这是在shell完成任务时执行命令的一种简便方法。

要捕获shell脚本的退出，只需在trap命令后加上EXIT信号即可：

$ cat trapexit.sh
#!/bin/bash
#Testing exit trapping
#
trap "echo Goodbye..." EXIT
#
count=1
while [ $count -le 5 ]
do
    echo "Loop #$count"
    sleep 1
    count=$[ $count + 1 ]
done
#
exit
$
$ ./trapexit.sh
Loop #1
Loop #2
Loop #3
Loop #4
Loop #5
Goodbye...
$

当脚本运行到正常的退出位置时，触发了EXIT，shell执行了在trap中指定的命令。如果提前退出脚本，则依然能捕获到EXIT：

$ ./trapexit.sh
Loop #1
Loop #2
Loop #3
^CGoodbye...

$

因为SIGINT信号并未在trap命令的信号列表中，所以当按下Ctrl+C组合键发送SIGINT信号时，脚本就退出了。但在退出之前已经触发了EXIT，于是shell会执行trap命令。

5.修改或移除信号捕获

要想在脚本中的不同位置进行不同的信号捕获处理，只需重新使用带有新选项的trap命令即可：

$ cat trapmod.sh
#!/bin/bash
#Modifying a set trap
#
trap "echo ' Sorry...Ctrl-C is trapped.'" SIGINT
#
count=1
while [ $count -le 3 ]
do
    echo "Loop #$count"
    sleep 1
    count=$[ $count + 1 ]
done
#
trap "echo ' I have modified the trap!'" SIGINT
#
count=1
while [ $count -le 3 ]
do
    echo "Second Loop #$count"
    sleep 1
    count=$[ $count + 1 ]
done
#
exit
$

修改了信号捕获之后，脚本处理信号的方式就会发生变化。但如果信号是在捕获被修改前接收到的，则脚本仍然会根据原先的trap命令处理该信号。

$ ./trapmod.sh
Loop #1
^C Sorry...Ctrl-C is trapped.
Loop #2
Loop #3
Second Loop #1
Second Loop #2
^C I have modified the trap!
Second Loop #3
$

提示        如果在交互式shell会话中使用trap命令，可以使用trap -p查看被捕获的信号。如果什么都没有显示，则说明shell会话按照默认方式处理信号。

也可以移除已设置好的信号捕获。在trap命令与希望恢复默认行为的信号列表之间加上两个连字符即可。 

$ cat trapremoval.sh
#!/bin/bash
#Removing a set trap
#
trap "echo ' Sorry...Ctrl-C is trapped.'" SIGINT
#
count=1
while [ $count -le 3 ]
do
    echo "Loop #$count"
    sleep 1
    count=$[ $count + 1 ]
done
#
trap -- SIGINT
echo "The trap is now removed."
#
count=1
while [ $count -le 3 ]
do
    echo "Second Loop #$count"
    sleep 1
    count=$[ $count + 1 ]
done
#
exit
$

注意        也可以在trap命令后使用单连字符来恢复信号的默认行为。单连字符和双连字符的效果一样。

移除信号捕获后，脚本会按照默认行为处理SIGINT信号，也就是终止脚本运行。但如果信号是在捕获被移除前接收到的，那么脚本就会按照原先trap命令中的设置进行处理： 

$ ./trapremoval.sh
Loop #1
Loop #2
^C Sorry...Ctrl-C is trapped.
Loop #3
The trap is now removed.
Second Loop #1
Second Loop #2
^C
$

在本例中，第一个Ctrl+C组合键用于提前终止脚本。因为信号是在捕获被移除前接收的，所以脚本会按照事先的安排，执行trap中指定的命令。捕获随后会被移除，再按Ctrl+C组合键就能提前终止脚本了。