Linux 如何处理 shell 脚本？

Question

对于这个问题，让我们考虑一个 bash shell 脚本，尽管这个问题必须适用于所有类型的 shell 脚本。

当有人执行 shell 脚本时，Linux 是一次性加载所有脚本（可能是到内存中）还是逐行读取脚本命令？

换句话说，如果我执行一个shell脚本并在执行完成之前将其删除，执行会被终止还是会继续执行？

Answer 1

如果您使用，strace您可以看到 shell 脚本在运行时是如何执行的。

例子

假设我有这个 shell 脚本。

$ cat hello_ul.bash 
#!/bin/bash

echo "Hello Unix & Linux!"

运行它使用strace：

$ strace -s 2000 -o strace.log ./hello_ul.bash
Hello Unix & Linux!
$

查看strace.log文件内部会发现以下内容。

...
open("./hello_ul.bash", O_RDONLY)       = 3
ioctl(3, SNDCTL_TMR_TIMEBASE or SNDRV_TIMER_IOCTL_NEXT_DEVICE or TCGETS, 0x7fff0b6e3330) = -1 ENOTTY (Inappropriate ioctl for device)
lseek(3, 0, SEEK_CUR)                   = 0
read(3, "#!/bin/bash\n\necho \"Hello Unix & Linux!\"\n", 80) = 40
lseek(3, 0, SEEK_SET)                   = 0
getrlimit(RLIMIT_NOFILE, {rlim_cur=1024, rlim_max=4*1024}) = 0
fcntl(255, F_GETFD)                     = -1 EBADF (Bad file descriptor)
dup2(3, 255)                            = 255
close(3)     
...

一旦文件被读入，它就会被执行：

...
read(255, "#!/bin/bash\n\necho \"Hello Unix & Linux!\"\n", 40) = 40
rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, [], 8)  = 0
rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, [], 8)  = 0
fstat(1, {st_mode=S_IFCHR|0620, st_rdev=makedev(136, 3), ...}) = 0
mmap(NULL, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_PRIVATE|MAP_ANONYMOUS, -1, 0) = 0x7fc0b38ba000
write(1, "Hello Unix & Linux!\n", 20)   = 20
rt_sigprocmask(SIG_BLOCK, NULL, [], 8)  = 0
read(255, "", 40)                       = 0
exit_group(0)                           = ?

在上面我们可以清楚地看到整个脚本似乎被作为一个实体读入，然后在那里执行。所以它至少在 Bash 的情况下会“出现”，它会读入文件，然后执行它。所以你认为你可以在脚本运行时编辑它？

注意：不要，但是！请继续阅读以了解为什么您不应该弄乱正在运行的脚本文件。

其他口译员呢？

但你的问题有点偏离。不一定要加载文件内容的不是 Linux，而是加载内容的解释器，因此无论是完全加载文件还是以块或行加载文件，这实际上取决于解释器的实现方式。

那么为什么我们不能编辑文件呢？

但是，如果您使用更大的脚本，您会注意到上述测试有点误导。事实上，大多数解释器以块的形式加载他们的文件。这是许多 Unix 工具的标准，它们加载文件块，处理它，然后加载另一个块。您可以通过我前段时间写的 U&L Q&A 看到这种行为grep，标题为：grep/egrep 每次消耗多少文本？.

例子

假设我们制作了以下 shell 脚本。

$ ( 
    echo '#!/bin/bash'; 
    for i in {1..100000}; do printf "%s\n" "echo \"$i\""; done 
  ) > ascript.bash;
$ chmod +x ascript.bash

导致此文件：

$ ll ascript.bash 
-rwxrwxr-x. 1 saml saml 1288907 Mar 23 18:59 ascript.bash

其中包含以下类型的内容：

$ head -3 ascript.bash ; echo "..."; tail -3 ascript.bash 
#!/bin/bash
echo "1"
echo "2"
...
echo "99998"
echo "99999"
echo "100000"

现在，当您使用与上面相同的技术运行它时strace：

$ strace -s 2000 -o strace_ascript.log ./ascript.bash
...    
read(255, "#!/bin/bash\necho \"1\"\necho \"2\"\necho \"3\"\necho \"4\"\necho \"5\"\necho \"6\"\necho \"7\"\necho \"8\"\necho \"9\"\necho \"10\"\necho 
...
...
\"181\"\necho \"182\"\necho \"183\"\necho \"184\"\necho \"185\"\necho \"186\"\necho \"187\"\necho \"188\"\necho \"189\"\necho \"190\"\necho \""..., 8192) = 8192

您会注意到文件是以 8KB 的增量读入的，因此 Bash 和其他 shell 可能不会完整加载文件，而是分块读入。

参考

• 这 ＃！魔术，有关各种 Unix 风格上的 shebang/hash-bang 机制的详细信息

Answer 2

这更依赖于外壳而不是依赖于操作系统。

根据版本，ksh按 8k 或 64k 字节块按需读取脚本。

bash逐行阅读脚本。然而，考虑到行可以是任意长度，它每次从下一行的开头读取 8176 个字节进行解析。

这适用于简单的结构，即一套简单的命令。

如果使用 shell 结构化命令（接受的答案未考虑的情况），如for/do/done循环、case/esac开关、here 文档、括号括起来的子 shell、函数定义等以及上述任何组合，shell 解释器会读取到构造结束时首先要确保没有语法错误。

这在某种程度上是低效的，因为相同的代码可以被反复读取很多次，但由于该内容通常被缓存这一事实而缓解了这种情况。

无论 shell 解释器是什么，在执行 shell 脚本时修改它是非常不明智的，因为 shell 可以自由地再次读取脚本的任何部分，如果不同步，这可能导致意外的语法错误。

另请注意，当 bash 无法存储过大的脚本结构时，它可能会因分段违规而崩溃，ksh93 可以完美读取。

Answer 3

这取决于运行脚本的解释器如何工作。内核所做的只是注意要执行的文件以 开头#!，本质上将行的其余部分作为程序运行，并将可执行文件作为参数提供给它。如果那里列出的解释器逐行读取该文件（就像交互式 shell 对您键入的内容所做的那样），这就是您得到的（但多行循环结构被读取并保留以供重复）；如果解释器将文件放入内存中，对其进行处理（可能将其编译为中间表示，如 Perl 和 Pyton 所做的那样），则文件在执行前会被完整读取。

如果您同时删除该文件，则该文件不会被删除，直到解释器关闭它（一如既往，当最后一个引用，无论是目录条目还是保持打开的进程）消失时，文件都会消失。