为shell布置陷阱：trap捕捉信号方法论（转载）
家里有老鼠，快消滅它！哎，又給跑了。老鼠這小東西跑那么快，想直接消滅它還真不那么容易。于是，老鼠藥、老鼠夾子或老鼠籠就派上用場了，它們都是陷阱，放在那靜靜地等待著老鼠的光顧。
在shell中，也可以捉"老鼠"，捉到"老鼠"后，可以無視它、殺死它或者抓起來逗一番。只需使用內置命令trap(中文就翻譯為陷阱、圈套)就可以布置一個陷阱，這個陷阱當然不是捕老鼠的，而是捕捉信號。
通常trap都在腳本中使用，主要有2種功能：
(1).忽略信號。當運行中的腳本進程接收到某信號時(例如誤按了CTRL+C)，可以將其忽略，免得腳本執行到一半就被終止。
(2).捕捉到信號后做相應處理。主要是清理一些腳本創建的臨時文件，然后退出。
1.1 信號說明
詳細的信號說明見：信號。常見的信號以及它們的數值代號、說明如下：
Signal Value Comment ───────────────────────────── SIGHUP 1 終止進程，特別是終端退出時，此終端內的進程都將被終止 SIGINT 2 中斷進程，幾乎等同于sigterm，會盡可能的釋放執行clean-up，釋放資源，保存狀態等(CTRL+C) SIGQUIT 3 從鍵盤發出殺死(終止)進程的信號 SIGKILL 9 強制殺死進程，該信號不可被捕捉和忽略，進程收到該信號后不會執行任何clean-up行為，所以資源不會釋放，狀態不會保存 SIGTERM 15 殺死(終止)進程，幾乎等同于sigint信號，會盡可能的釋放執行clean-up，釋放資源，保存狀態等 SIGSTOP 19 該信號是不可被捕捉和忽略的進程停止信息，收到信號后會進入stopped狀態 SIGTSTP 20 該信號是可被忽略的進程停止信號(CTRL+Z)
每個信號其真實名稱并非是SIGXXX，而是去除SIG后的單詞，每個信號還有其對應的數值代號，在使用信號時，可以使用這3種方式中的任一一種。例如SIGHUP，它的信號名稱為HUP，數值代號為1，發送HUP信號時，以下3種方式均可。
kill -1 PID kill -HUP PID kill -SIGHUP PID
在上面所列的信號列表中，KILL和STOP這兩個信號無法被捕捉。一般來說，在設置信號陷阱時，只會考慮HUP、INT、QUIT、TERM這4個會終止、中斷進程的信號。
1.2 trap布置陷阱
trap的語法格式為：
1. trap [-lp]
2. trap cmd-body signal_list
3. trap '' signal_list
4. trap signal_list
5. trap - signale_list
語法說明：
語法1：-l選項用于列出當前系統支持的信號列表，和"kill -l"一樣的作用。
-p選項用于列出當前shell環境下已經布置好的陷阱。
語法2：當捕捉到給定的信號列表中的某個信號時，就執行此處給定cmd-body中的命令。
語法3：命令參數為空字符串，這時shell進程和shell進程內的子進程都會忽略信號列表中的信號。
語法4：省略命令參數，重置陷阱為啟動shell時的陷阱。不建議此語法，當給定多個信號時結果會出人意料。
語法5：等價于語法4。
trap不接任何參數和選項時，默認為"-p"。
(1).查看當前shell已布置的陷阱。
[root@xuexi ~]# trap trap -- '' SIGTSTP trap -- '' SIGTTIN trap -- '' SIGTTOU
這3個陷阱都是信號忽略陷阱，當捕獲到TSTP、TTIN或TTOU信號時，將不做任何處理。
(2).設置一個可以忽略CTRL+C和15信號的陷阱。
[root@xuexi ~]# trap '' SIGINT SIGTERM [root@xuexi ~]# trap trap -- '' SIGINT trap -- '' SIGTERM trap -- '' SIGTSTP trap -- '' SIGTTIN trap -- '' SIGTTOU
這樣一來，當前的shell就無法被kill -15殺死。
[root@xuexi ~]# kill $BASHPID;echo kill current bash failed kill current bash failed
(3).設置一個陷阱，當這個陷阱捕捉到15信號時，就打印一條消息。
[root@xuexi ~]# trap 'echo caught the TERM signal' TERM [root@xuexi ~]# kill $BASHPID caught the TERM signal
再查看已設置的陷阱，之前設置為忽略TERM信號的陷阱已經被覆蓋。
[root@xuexi ~]# trap trap -- '' SIGINT trap -- 'echo caught the TERM signal' SIGTERM trap -- '' SIGTSTP trap -- '' SIGTTIN trap -- '' SIGTTOU
(4).重置針對INT和TERM這兩個信號的陷阱為初始狀態。
[root@xuexi ~]# trap - SIGINT SIGTERM [root@xuexi ~]# trap trap -- '' SIGTSTP trap -- '' SIGTTIN trap -- '' SIGTTOU
(5).在腳本中設置一個能忽略CTRL+C和SIGTERM信號的陷阱。
[root@xuexi ~]# cat trap1.sh #!/bin/bash # script_name: trap1.sh # trap '' SIGINT SIGTERM sleep 10 echo sleep success
當執行該腳本后，將首先陷入睡眠狀態，按下CTRL+C將無效。仍會執行完所有的命令。
[root@xuexi ~]# ./trap1.sh ^C^C^C^Csleep success
(6).布置一個當腳本中斷時能清理垃圾并退出立即腳本的陷阱。
[root@xuexi ~]# cat trap1.sh
#!/bin/bash
# script_name: trap1.sh
#
trap 'echo trap handling...;rm -rf /tmp/$BASHPID$BASHPID;echo TEMP file cleaned;exit' SIGINT SIGTERM SIGQUIT SIGHUP
mkdir -p /tmp/$BASHPID$BASHPID/
touch /tmp/$BASHPID$BASHPID/{a.txt,a.log}
sleep 10
echo first sleep success
sleep 10
echo second sleep success
這樣，無論是什么情況中斷(除非是SIGKILL)，腳本總能清理掉臨時垃圾。
1.3 布置完美陷阱必備知識
(1).陷阱的守護對象是shell進程本身，不會守護shell環境內的子進程。但如果是信號忽略型陷阱，則會守護整個shell進程組使其忽略給定信號。
以下面這個腳本為例，設置的陷阱會捕捉到SIGING和SIGTERM兩個信號，捕捉到信號時將輸出陷阱做出處理的時間點。
[root@xuexi ~]# cat trap2.sh #!/bin/bash # script_name: trap2.sh # trap 'echo trap_handle_time: $(date +"%F %T")' SIGINT SIGTERM echo time_start: $(date +"%F %T") sleep 10 echo time_end1: $(date +"%F %T") sleep 10 echo time_end2: $(date +"%F %T")
執行該腳本，并另開一個會話窗口，殺死trap2.sh腳本。
[root@xuexi ~]# ./trap2.sh [root@xuexi ~]# killall -s SIGTERM trap2.sh
執行結果如下。
time_start: 2017-08-14 12:59:23 trap_handle_time: 2017-08-14 12:59:33 time_end1: 2017-08-14 12:59:33 time_end2: 2017-08-14 12:59:43
結果中的trap_handle_time證明，腳本所在shell進程收到SIGTERM信號后，trap成功進行了處理。如果細心的話，會發現trap處理的時間正好是10秒之后，這并不是因為正好10秒之后才發送SIGTERM信號，而是因為trap就是這么工作的，這是另一個需要注意的點，稍后見下文的(2)。
再次執行腳本，在另個會話窗口下殺死腳本中正在運行的sleep進程和trap2.sh腳本所在進程。
[root@xuexi ~]# ./trap2.sh [root@xuexi ~]# killall -s SIGTERM sleep ;sleep 3; killall -s SIGINT trap2.sh # 另一個會話終端下執行此命令
最終將返回如下結果：
time_start: 2017-08-14 12:23:06 Terminated # 接收到對sleep發送的SIGTERM信號 time_end1: 2017-08-14 12:23:09 # 沒有trap_handle_time，陷阱沒有守護sleep進程 trap_handle_time: 2017-08-14 12:23:19 # shell進程本身收到了SIGINT信號，并被陷阱處理了 time_end2: 2017-08-14 12:23:19
結果說明腳本中的trap陷阱沒有守護shell內的sleep進程，只守護了shell本身。同樣也發現了，雖然是在3秒后發送INT信號給腳本進程，但陷阱同樣是在10秒之后才開始處理的。
再修改腳本中的陷阱為信號忽略陷阱。
[root@xuexi ~]# cat ./trap3.sh #!/bin/bash # script_name: trap3.sh # trap '' SIGINT SIGTERM echo time_start: $(date +"%F %T") sleep 10 echo time_end1: $(date +"%F %T") sleep 10 echo time_end2: $(date +"%F %T")
執行trap3.sh，并在另一個會話終端下殺死sleep進程。
[root@xuexi ~]# ./trap3.sh [root@xuexi ~]# killall -s SIGTERM sleep;sleep 3;killall -s SIGINT sleep # 另一個會話終端下執行此命令
結果如下。從時間差可以看出，無論是SIGTERM還是SIGINT信號，sleep進程都被忽略型trap守護了。
time_start: 2017-08-14 12:31:54 time_end1: 2017-08-14 12:32:04 time_end2: 2017-08-14 12:32:14
(2).如果shell中針對某信號設置了陷阱，則該shell進程接收到該信號時，會等待其內正在運行的命令結束才開始處理陷阱。
其實(1)中的幾個示例的結果已經證明了這一點。只要是向shell進程發送的信號，都會等待當前正在運行的命令結束后才處理信號，然后繼續腳本向下運行。
(3).CTRL+C和SIGINT不是等價的。當某一時刻按下CTRL+C，它是在向整個當前運行的進程組發送SIGINT信號。對shell腳本來說，SIGINT不僅發送給shell腳本進程，還發送給腳本中當前正在運行的進程。
所以，如果shell中設置SIGINT陷阱，不僅會終止腳本中當前正在運行的進程，trap還會立即進行對應的處理。
以下面的腳本trap4.sh為例。
[root@xuexi ~]# cat trap4.sh #!/bin/bash # script_name: trap4.sh # trap 'echo trap_handle_time: $(date +"%F %T")' SIGINT echo time_start: $(date +"%F %T") sleep 10 echo time_end1: $(date +"%F %T") sleep 10 echo time_end2: $(date +"%F %T")
如果使用kill命令向trap4.sh發送信號，正常情況下trap會在當前運行的sleep進程完成后才進行相關處理。但如果是按下CTRL+C，先看結果。
[root@xuexi ~]# ./trap4.sh time_start: 2017-08-14 13:41:30 ^Ctrap_handle_time: 2017-08-14 13:41:31 time_end1: 2017-08-14 13:41:31 ^Ctrap_handle_time: 2017-08-14 13:41:32 time_end2: 2017-08-14 13:41:32
結果中顯示，兩次按下CTRL+C后，不僅sleep立刻結束了，trap也立即進行處理了。這說明CTRL+C不僅讓腳本進程收到了SIGINT信號，也讓當前正在運行的進程收到了SIGINT信號。
需要特別說明的是，如果當前正在運行的進程處在循環內，當該進程收到了終止進程后，僅僅只是立即終止當次進程，而不會終止整個循環，也就是說，它還會繼續向下執行后續命令并進入下一個循環。如果此時是使用CTRL+C發送SIGINT，則每次CTRL+C時，trap也會一次次進行處理。
注意點(1)(2)(3)很重要，因為搞清楚了它們，才能明白腳本中當前正在運行的進程是先完成還是立即結束，這在寫復雜腳本或任務型腳本極其重要。例如大量文檔中www.example.com需要替換成www.example.net，假如使用sed進行處理，我們肯定不希望替換了一部分文件的時候被臨時終止。
(4).每個陷阱都有守護范圍。每一個陷阱只將守護它后面的所有進程，直到遇到下一個相同信號的陷阱。
以shell腳本為例，如下圖所示。
(5).當shell環境下設置了信號忽略陷阱時，子shell在啟動時將繼承該陷阱，且這些信號忽略陷阱不可再改變或重置。信號忽略陷阱是子shell唯一繼承的陷阱類型。
先在當前shell環境下設置一個忽略SIGINT的陷阱，和一個不忽略SIGTERM的陷阱。
[root@xuexi ~]# trap '' SIGINT [root@xuexi ~]# trap 'echo haha' SIGTERM
以下是測試腳本。腳本中首先輸出腳本剛啟動時的最初陷阱列表，隨后修改陷阱并輸出新的陷阱列表，最后重置陷阱并輸出重置后的陷阱列表。
[root@xuexi ~]# cat trap6.sh #!/bin/bash # script_name: trap6.sh echo old_trap:-------- trap -p trap 'echo haha' SIGINT SIGTERM echo new_trap:-------- trap -p echo "reset trap:------" trap - SIGINT SIGTERM trap -p
執行結果如下。
[root@xuexi ~]# ./trap6.sh old_trap:-------- trap -- '' SIGINT new_trap:-------- trap -- '' SIGINT trap -- 'echo haha' SIGTERM reset trap:------ trap -- '' SIGINT
從結果中可以看出，啟動腳本時，父shell中忽略SIGINT的陷阱被繼承了，但不忽略信號的陷阱未被繼承。而且腳本繼承的信號忽略陷阱無法被修改和重置。
(6).交互式的shell下，如果沒有定義任何SIGTERM信號的陷阱，則會忽略該信號。
所以，在默認(未定義SIGTERM陷阱)時，無法直接通過15信號殺死當前bash進程。
[root@xuexi ~]# kill $BASHPID;echo passed;kill -9 $BASHPID
passed
# 此處當前bash已被kill -9強制殺死
(7).除了kill -l或trap -l列出的信號列表，trap還有4種特殊的信號：EXIT(或信號代碼0)、ERR、DEBUG和RETURN。DEBUG和RETURN這兩種信號陷阱無需關注。
EXIT信號也是0信號，當設置了EXIT陷阱時，每次exit的時候都會被捕捉，并做相關處理。(0信號不執行任何動作，但執行錯誤檢查：當檢查發現給定的pid進程存在，則返回0，否則返回1。)
ERR陷阱是在設置了"set -e"時生效的，當設置了"set -e"選項，每次遇到非0退出狀態碼時會退出當前shell，如果寫在腳本中，就是退出腳本。有了它就不用再在腳本中書寫對"$?"是否(不)等于0的判斷語句，不過它主要用于避免腳本中產生錯誤時，錯誤被滾雪球式的不斷放大。很多人將這一設置當作寫shell腳本的一項行為規范，但我個人不完全認同，很多時候非0退出狀態碼是無關緊要的，甚至有時候非0狀態碼才是繼續執行的必要條件。
回到話題上。先看看"set -e"的效果。以下面的腳本為例，在腳本中，mv命令少給了一個參數，它是錯誤命令，返回的是非0狀態碼。
[root@xuexi ~]# vim trap8.sh #!/bin/bash set -e echo "right here" mv ~/a.txt [ "$?" -eq 0 ] && echo "right again" || echo "wrong here"
如果不設置"set -e"，那么會被下一條語句判斷，但因為設置了"set -e"，使得在mv錯誤發生時，就立即退出腳本所在的shell。也就是說，對"$?"的判斷語句根本就是多余的。結果如下。
[root@xuexi ~]# ./trap8.sh right here mv: missing destination file operand after ‘/root/a.txt’ Try 'mv --help' for more information.
可以設置ERR陷阱，專門捕獲"set -e"起作用時的信號。例如，當命令錯誤時，做一些臨時文件清理動作等。注意，當捕獲到了ERR信號時，腳本不會再繼續向下運行，而是trap處理結束后就立即退出。例如：
[root@xuexi ~]# vim trap8.sh #!/bin/bash set -e trap 'echo continue' ERR echo "right here" mv ~/a.txt [ "$?" -eq 0 ] && echo "right again" || echo "wrong here" echo haha
執行結果如下：
[root@xuexi ~]# ./trap8.sh right here mv: missing destination file operand after ‘/root/a.txt’ Try 'mv --help' for more information. continue
(8).在trap中兩個很好用的變量：BASH_COMMAND和LINENO。BASH_COMMAND變量記錄的是當前正在執行的命令行，如果是用在陷阱中，則記錄的是陷阱觸發時正在運行的命令行。LINENO記錄的是正在執行的命令所處行號。
例如：
[root@xuexi ~]# vim trap8.sh #!/bin/bash set -e trap 'echo "error line: $LINENO,error cmd: $BASH_COMMAND"' ERR echo "right here" mv ~/a.txt
執行結果。
[root@xuexi ~]# ./trap8.sh right here mv: missing destination file operand after ‘/root/a.txt’ Try 'mv --help' for more information. error line: 5,error cmd: mv ~/a.txt
(9).處理腳本中啟動的后臺進程。
通常trap在腳本中的作用之一是在突然被中斷時清理一些臨時文件然后退出，雖然它會等待腳本中當前正在運行的命令結束，然后清理并退出。但是，很多時候會在腳本中使用后臺進程，以加快腳本的速度。而子shell中的后臺進程在終端中斷時會獨立掛靠在init/systemd下，所以它不受終端的影響，更不受shell環境的影響。換句話說，當腳本突然被中斷時，即使陷阱捕獲到了該信號，并清理了臨時文件后退出，但是那些腳本中啟動的后臺進程還會繼續運行。
這就給腳本帶來了一些不可預測性，一個健壯的腳本必須能夠正確處理這種情況。trap可以實現比較好的解決這種問題，方法是在trap的命令行中加上向后臺進程發送信號的語句，然后再退出。
以下面的腳本為例。
[root@xuexi ~]# vim trap10.sh #!/bin/bash trap 'echo first trap $(date +"%F %T");exit' SIGTERM echo first sleep $(date +"%F %T") sleep 20 & echo second sleep $(date +"%F %T") sleep 5
該腳本中首先將一個sleep放入后臺運行。正常情況下，該腳本執行5秒后就會退出，但在20秒后后臺進程sleep才會結束，即使突然發送中斷信號TERM觸發trap也一樣。
于是現在的目標是，在sleep 5的過程中突然中斷腳本時，能殺死后臺sleep進程。可以使用"!"這個特殊變量。修改后的腳本如下。
[root@xuexi ~]# vim trap10.sh #!/bin/bash trap 'echo first trap $(date +"%F %T");kill $pid;exit' SIGTERM echo first sleep $(date +"%F %T") sleep 20 & pid="$!" sleep 30 & pid="$! $pid" echo second sleep $(date +"%F %T") sleep 5
執行該腳本，并在另一個會話窗口發送SIGTERM信號給該腳本進程。
[root@xuexi ~]# ./trap10.sh ; ps aux | grep sleep [root@xuexi ~]# kill trap10.sh # 另一個會話窗口執行
執行結果如下。可見sleep被正常終止。
first sleep 2017-08-14 21:29:19 second sleep 2017-08-14 21:29:19 first trap 2017-08-14 21:29:24 root 69096 0.0 0.0 112644 952 pts/0 S+ 21:29 0:00 grep --color=auto sleep
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總結
以上是生活随笔為你收集整理的为shell布置陷阱：trap捕捉信号方法论（转载）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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