bash 脚本不会通过所有睡眠命令

Question

下面的代码是我在 Linux 机器上运行的一个简单的 bash 脚本，我想知道为什么每个输出之间的时间间隔是四 秒而不是八秒？

$ for test in test1 test2 test3; do (echo ${test}; sleep 4s; echo hop2; sleep 4s; echo hop3) | date;  done
Sun 11 Apr 2021 12:42:27 AM +07
Sun 11 Apr 2021 12:42:31 AM +07
Sun 11 Apr 2021 12:42:35 AM +07

尽管将后面的时间值增加了一些，但每个输出之间的时间间隔仍然是四秒。

$ for test in test1 test2 test3; do (echo ${test}; sleep 4s; echo hop2; sleep 50s; echo hop3) | date;  done
Sun 11 Apr 2021 12:42:44 AM +07
Sun 11 Apr 2021 12:42:48 AM +07
Sun 11 Apr 2021 12:42:52 AM +07

这非常令人困惑，如果有人能解释这一点，我将不胜感激。

更令人困惑的是，如果我将date命令放在前面，看起来没有执行任何睡眠命令：

$ for test in test1 test2 test3; do (date; echo ${test}; sleep 50s; echo hop2; sleep 50s; echo hop3) | date;  done
Sun 11 Apr 2021 01:22:35 AM +07
Sun 11 Apr 2021 01:22:35 AM +07
Sun 11 Apr 2021 01:22:35 AM +07

Answer 1

为了澄清这一点，让我在回显“hop2”之前和之后向 stderr 添加一些调试输出（绕过管道）：

$ for test in test1 test2 test3; do 
      (echo ${test}; sleep 4s; echo before hop2 >&2;
       echo hop2; echo after hop2 >&2; sleep 4s; echo hop3) | date;
  done
Sat Apr 10 11:29:46 PDT 2021
before hop2
Sat Apr 10 11:29:50 PDT 2021
before hop2
Sat Apr 10 11:29:54 PDT 2021
before hop2

请注意，echo after hop2 >&2 永远不会执行，它之后的命令也不会执行：第二个sleep和echo hop3.

据我了解，这就是发生的事情。在循环中，两个独立的进程并行执行，第一个进程的输出通过管道传输到第二个进程的输入。两个进程执行：

echo ${test}
sleep 4s
echo before hop2 >&2
echo hop2
echo after hop2 >&2
sleep 4s
echo hop3

和

date

这是执行的粗略顺序（前 3 个步骤的确切顺序和第 4 步的开始将有些随机）：

1. 进程1执行echo ${test}；这会将“test1”（和一个换行符）写入管道，在管道中对其进行缓冲，以便稍后读取。
2. 进程 2 执行date，将当前日期打印到终端。
3. 进程 2 退出，关闭管道的末端。
4. 进程 1 执行sleep 4s。
5. 4 秒后，进程 1 执行echo before hop2 >&2，将“before hop2”打印到终端。
6. 进程 1尝试执行echo hop2，但由于管道的唯一读取器已关闭它，因此它会收到 SIGPIPE 错误。这显然会导致整个子 shell 进程（不仅仅是echo命令）退出。

请注意，发生这种情况只是因为echo它是内置的 shell；如果您使用/bin/echo hop2（外部命令，而不是 shell 的echo内置命令），它将sleep按照您的预期执行第二个命令。

顺便说一句，这在不同的外壳之间是相对一致的。在 bash、zsh、dash 和 ksh（交互式）中运行它时，我得到了相同的结果。脚本中的 ksh 有点不同，因为它显然在继续之前不等待进程 1 退出，所以dates 都会立即执行，然后（4 秒后）是一系列“before hop2”行。

Answer 2

(echo ${test}; ...) | date

你想在这里做什么？您正在将数据传送到 的标准输入date，但date不读取任何输入。它只是打印日期并退出。

后date退出，管道关闭，之后打印到任何数据无处可去的过程写管道，子shell (echo; sleep; echo; sleep)，被发送的信号SIGPIPE和死去。

这就是管道的一般工作方式。如果左侧是可以产生大量输出的东西，甚至可能是任意数量的输出，那么信号就是告诉它在右侧失去兴趣后停止的东西。

例如，在类似的情况下cat /dev/zero | head -c128 > /dev/null，信号最终会杀死 ，cat因此它不会无限期地留下。shell 和 the 都不会cat为此打印错误消息。管道像这样工作只是正常操作的一部分。手头的情况也是如此。（在某些情况下，您确实会收到一条错误消息，只是不要期望总是为此收到一条。）

（外循环不影响结果，所以我放弃了。你可以用它time ( ... ) | ...来衡量管道花费的时间。）

在 Bash 中，您可以从PIPESTATUS数组中检查管道中命令的退出状态：

$ ( echo ${test}; sleep 4s; echo hop2; sleep 50s; echo hop3; ) |
    date;  declare -p PIPESTATUS
Sat Apr 10 21:34:56 EEST 2021
declare -a PIPESTATUS=([0]="141" [1]="0")

SIGPIPE 至少在 Linux 上是编号 13，因此它与显示的退出状态 141 = 128 + 信号编号相匹配。（进程也可以以状态 >= 128 正常退出，但这里不是这种情况。）

或者，你可以strace看看会发生什么：

$ strace -f bash -c '( echo ${test}; sleep 4s; echo hop2; 
                       sleep 50s; echo hop3; ) | date'
...
[pid 31647] write(1, "hop2\n", 5)       = -1 EPIPE (Broken pipe)
[pid 31647] --- SIGPIPE {si_signo=SIGPIPE, si_code=SI_USER, si_pid=31647, si_uid=1000} ---
[pid 31647] +++ killed by SIGPIPE +++
...

另一方面，如果有东西读取管道右侧的输入，则不会有 SIGPIPE，整个管道将总共休眠 54 秒：

$ time ( echo ${test}; sleep 4s; echo hop2; sleep 50s; echo hop3; ) |
       cat > /dev/null 

real    0m54.005s
user    0m0.000s
sys     0m0.000s

或者，如果您忽略写入端的 SIGPIPE：

$ time ( trap '' PIPE; echo foo; sleep 4s; echo hop2; sleep 10s; 
         echo hop3; ) | date 
Sat Apr 10 21:57:07 EEST 2021
bash: echo: write error: Broken pipe
bash: echo: write error: Broken pipe

real    0m14.006s
user    0m0.004s
sys     0m0.000s

在忽略 SIGPIPE 的情况下，shell 在写入关闭的管道时会得到一个常规的错误返回，并且它会为此打印一个错误。

请注意，管道左侧写入管道和右侧关闭管道之间也存在计时问题。

如果我做这样的事情：

( echo foo; echo bar; sleep 4s; ) | date;

在sleep不运行。但是，如果我更换两节echo的有for i in {1..100}; do echo foo; done;，得到的前LHS模具sleep。（这里的比赛将取决于系统。）

并将与另一个案例date作为 LHS 上的第一件事：

(date; echo ${test}; sleep 50s; echo hop2; sleep 50s; echo hop3) | date

这也是由于时间问题。由于date是外部命令，shell 启动它可能比内部处理更慢echo（毕竟，它是所有 shell 旁边的内置命令）。这使得date右侧的更有可能赢得比赛并在第一个echo写入之前关闭管道。

通常，如果您的意图不是将某些数据传递到另一端，那么写入管道并不是很有用，并且如果您有其他事情要做，请确保处理可能的 SIGPIPE。