Bash：文件描述符

Question

我是一名Bash初学者，但我正在努力学习这个工具，以便将来在计算机领域找到一份工作。

现在我正在尝试自学文件描述符。让我分享一些我的实验：

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#!/bin/bash

# Some dummy multi-line content
read -d '' colours <<- 'EOF'
        red
        green
        blue
EOF

# File descriptor 3 produces colours
exec 3< <(echo "$colours")

# File descriptor 4 filters colours
exec 4> >(grep --color=never green)

# File descriptor 5 is an unlimited supply of violet
exec 5< <(yes violet)

echo Reading colours from file descriptor 3...
cat <&3
echo ... done.

echo Reading colours from file descriptor 3 again...
cat <&3
echo ... done.

echo Filtering colours through file descriptor 4...
echo "$colours" >&4
echo ... done. # Race condition?

echo Dipping into some violet...
head <&5
echo ... done.

echo Dipping into some more violet...
head <&5
echo ... done.

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看到上面的输出，我的脑海中浮现出一些问题：

1. fd3 在“使用”后似乎会被“耗尽”，那么它是否在第一次使用后自动关闭？
2. fd3 和命名管道有什么不同？（我已经查过一些资料）
3. yes 命令究竟是在何时开始执行的？在 fd 声明时还是之后？
4. yes 会在需要更多输入时停止（CTRL-Z 或其他），然后重新启动吗？
5. 我如何获取 yes 的 PID？
6. 我能否获取“活动”fd的列表？
7. 过滤通过 fd4 的竞争条件非常有趣，能否避免这种情况发生？
8. yes 只有在我使用 exec 5>&- 命令后才会停止吗？
9. 使用 >&- 关闭与使用 <&- 是否有关系？

暂时就问到这里，谢谢!

PS：部分（编号）回答没问题...我会自己整理。 （虽然一个人给出全面的答案会很印象深刻！）

- Robottinosino

Answer 1

fd3似乎在“使用”后会被“耗尽”，第一次使用后它是否也会自动关闭？

不会，它不会关闭。这是由于 exec 的工作方式。在您使用无参数的 exec 模式时，其功能是按照自己指定的 I/O 重定向请求来安排 shell 自己的文件描述符，并且保持它们的状态直到脚本终止或稍后再次更改。

稍后，cat 在其标准输入上接收此文件描述符 3 的副本（文件描述符 0）。当 cat 退出时（或者甚至可能在 cat 退出之前关闭它，但这并不重要），cat 的标准输入会自动关闭。原始文件的副本仍然存在，即 shell 的文件描述符 3。虽然实际文件已达到 EOF，不会再从中读取任何内容。

fd3与命名管道有何不同？（我已经看过了一些）

Shell 的 <（某个命令） 语法（不是标准 Bourne Shell 语法，我认为仅在 zsh 和 bash 中可用），实际上可能是使用命名管道实现的。在 Linux 上可能不是这样，因为有更好的方法（使用 /dev/fd），但在其他操作系统上可能是这样。

因此，在某种意义上，此语法可能或可能不是设置命名管道的帮助程序。

yes 命令何时开始执行？在 fd 声明时还是稍后？

只要求值 <(yes violet) 结构（发生在求值 exec 5< <(yes violet) 时）。

yes 是否会停止（CTRL-Z 或其他），并在需要更多 violet 时重新启动？

不，它不会停止。但是，当它开始输出比管道另一端正在读取的任何内容都多时，它很快就会被阻塞。换句话说，管道缓冲区将变满。

如何获取yes的PID？

好问题！在执行yes之后，$!立即包含它。但是似乎有一个中间子shell，实际上你得到的是那个子shell的pid。尝试<(exec yes violet)来避免中间过程。

我能获得“活动”fd列表吗？

不能从shell中获得。但如果您使用像Linux这样具有/proc的操作系统，则可以直接查看/proc/self/fd。

通过fd4筛选的非常有趣的竞态条件，能否避免它？

要避免它，您可能想要在继续执行脚本之前等待grep进程完成。如果您获取了该进程的进程ID（如上所述），我认为您应该能够wait它。

只有当我使用5>&-时，yes才会停止吗？

是的。然后将发生的是，yes将继续尝试永远产生输出，但当文件描述符的另一端关闭时，它将获得写入错误（EPIPE）或默认情况下是致命的信号（SIGPIPE）。

使用>&-还是<&-是否重要？

不重要。两种语法都可用以保持一致性。

- Celada

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1. 它被 cat 关闭了，啊哈！
2. 收到！
3. 和
4. 这好像从未“阻塞等待”？ exec 3< <(while true; do date '+%H-%M-%S' | tee -a /tmp/log; sleep 1; done); tail -f /tmp/log
5. 羞愧！:(
6. 你教我了 wait!! sleep 5 & pid=$!; echo before; wait $pid; echo after - 太棒了！令人印象深刻的答案！！谢谢！！

- Robottinosino

回复：“这似乎从不阻塞和等待”。当内核决定在管道中缓冲了足够的数据时，它最终会被阻塞……我更改了您的示例，以便每次循环都输出一堆垃圾文本（只是为了加快速度），对我来说，当/tmp/log文件达到约48千字节时，它就被阻塞了。仅使用“date '+％H-％M-％S'”仍然会发生，只是需要更长时间 :-) - Celada

@Robottinosino 从一张照片很难确定一个人的性别，但是名字结合起来看的话，“Celada”或许是个女性。如果是的话，我会选择“你就是女主角☆”，不过我也不确定这样会有什么反应。 ;) - Joe

@Joe 谢谢纠正 :-) 不过为了对 Robottinosino 公平，我想当时我可能没有在我的个人资料上放图片或外部链接，所以很难判断。 - Celada