在現(xiàn)代計算機(jī)系統(tǒng)中，多進(jìn)程運(yùn)行很常見。進(jìn)程間通信是保證多進(jìn)程協(xié)作的重要手段。在Linux系統(tǒng)上，進(jìn)程間通信的方式有很多，其中shell管道通信是一種簡單高效的方式。

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Shell管道通信是指在shell環(huán)境下通過管道符將一個進(jìn)程的輸出連接到另一個進(jìn)程的輸入的方法。在這種方式下，進(jìn)程A將輸出傳遞給進(jìn)程B，這樣就可以實現(xiàn)進(jìn)程間通信，并達(dá)到進(jìn)程協(xié)作的目的。下面通過幾個具體的例子來詳細(xì)介紹shell管道通信在Linux系統(tǒng)上如何高效實現(xiàn)進(jìn)程間通信。

一、通過管道實現(xiàn)進(jìn)程間通信

假如我們有兩個進(jìn)程，分別是進(jìn)程A和進(jìn)程B，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞。進(jìn)程A需要將數(shù)據(jù)輸出，進(jìn)程B需要將輸入連接到進(jìn)程A的輸出。通過管道符可以很方便地實現(xiàn)進(jìn)程間通信。具體實現(xiàn)步驟如下：

1.進(jìn)程A向管道輸出數(shù)據(jù)，例如：

“`

echo “data to be sent” | pipe

“`

這里，`data to be sent`是進(jìn)程A輸出的數(shù)據(jù)，`pipe`是管道符號，表示這個進(jìn)程需要將數(shù)據(jù)傳遞給下一個進(jìn)程。

2.進(jìn)程B將管道當(dāng)作輸入依賴，例如：

“`

pipe | process B

“`

這里，管道符前面的`pipe`表示數(shù)據(jù)來源，管道符后面的`process B`表示數(shù)據(jù)目的地。

通過上述兩個例子我們可以看到，使用shell管道實現(xiàn)進(jìn)程間通信非常容易。其中，除了管道符號外，無需進(jìn)行其他操作。

二、通過管道批量傳輸數(shù)據(jù)

在上面的例子中，我們只演示了單個數(shù)據(jù)的傳輸，但對于大量數(shù)據(jù)傳輸時，單個數(shù)據(jù)的傳輸效率是不高的。因此，我們需要通過一定方式批量傳輸數(shù)據(jù)，提高傳輸效率。下面的例子中演示了如何使用管道批量傳輸數(shù)據(jù)。

1.進(jìn)程A輸出大量數(shù)據(jù)，例如：

“`

more data.txt | pipe

“`

其中，`data.txt`是需要傳輸?shù)奈募?/p>

2.進(jìn)程B讀取并處理管道數(shù)據(jù)，例如：

“`

pipe | process B

“`

在這個例子中，進(jìn)程A通過more命令將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)輸出到管道中，進(jìn)程B通過管道符號接收數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理。這種方式可以有效的批量傳輸數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/p>

三、通過同時執(zhí)行多個進(jìn)程實現(xiàn)并行處理

在一些場景下，我們需要同時執(zhí)行多個進(jìn)程，每個進(jìn)程接收來自其他進(jìn)程的數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，這種方式可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的并行處理，提高整個系統(tǒng)的執(zhí)行效率。下面通過一個實例來詳細(xì)說明這個過程。

1.定義若干個進(jìn)程：

“`

process A | pipe1

process B | pipe2

process C | pipe3

process D | pipe4

“`

在這個實例中，我們定義了四個進(jìn)程A、B、C和D，每個進(jìn)程產(chǎn)生的數(shù)據(jù)都通過一個獨立的管道（pipe）進(jìn)行傳輸，管道的名稱分別是pipe1、pipe2、pipe3和pipe4。

2.將所有管道匯聚起來：

“`

cat pipe1 pipe2 pipe3 pipe4 | process E

“`

在這個步驟中，我們將四個管道中的數(shù)據(jù)合并在一起，然后傳輸給另一個進(jìn)程E進(jìn)行處理。

通過上述實例，我們可以看到，使用shell管道實現(xiàn)進(jìn)程間通信可以同時執(zhí)行多個進(jìn)程并進(jìn)行并行處理，大大提高了整個處理系統(tǒng)的效率。

四、使用Shell腳本實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸

Shell腳本是Linux系統(tǒng)下主要的腳本語言之一，可以用于自動化操作、快速處理數(shù)據(jù)等。在數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱鼍爸?，使用腳本可以自動化實現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入輸出，方便快捷。

下面通過實例演示如何使用Shell腳本實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

1.編寫腳本：

“`

#!/bin/bash

# A腳本

for i in {1..10}

do

echo “$i”

done | pipe

“`

其中，`A.sh`腳本包含了一個循環(huán)，逐個輸出1到10之間的數(shù)字，并將每個數(shù)字通過pipe符輸出到管道中。

“`

#!/bin/bash

# B腳本

pipe | while read data

do

echo “Processing data $data …”

done

“`

在這個腳本中，我們使用while循環(huán)接收管道數(shù)據(jù)，并對每個數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。這個腳本可以作為進(jìn)程B在進(jìn)程A運(yùn)行時，接收管道數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。通過上述Shell腳本的編寫，我們可以實現(xiàn)自動化的數(shù)據(jù)傳輸，大大提高數(shù)據(jù)處理的效率。

通過shell管道通信可以實現(xiàn)Linux進(jìn)程間通信的高效實現(xiàn)。使用這種方式，我們可以方便、快捷地實現(xiàn)進(jìn)程數(shù)據(jù)的傳輸和并行處理，提高整個系統(tǒng)的處理效率。如果你還沒有接觸過shell管道通信方式，不妨在Linux系統(tǒng)中開啟一個終端窗口，嘗試一下上述例子，掌握這種數(shù)據(jù)傳輸方式的實現(xiàn)方法。

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學(xué)生信的那些事兒之七 – Linux基礎(chǔ)之Shell腳本編程

沿著前面的軌跡，接下來是Linux中shell腳本的學(xué)習(xí)。這對于生信工程師后續(xù)處理大量 (海量更合適些) 數(shù)據(jù)是非常非常脊碼重要的，但是同樣的，作為一個有點古板的人，對于”腳本”是什么意思我都死磕了好久。主要覺得有些抽象，尤其是跟生信的同事討論項目分析部分的問題時，他們經(jīng)常會說道這個詞，在他們意識里這是個不言自明的術(shù)語，殊不知對外行人而言 (比如我)，那簡直就是無情的”知識的詛咒”。經(jīng)常是我假裝聽懂了，然后繼續(xù)討論下面的問題，形成一個模糊的印象。

百度上的解釋是：腳本（Script）是一種批處理文件的延伸，是一種純文本保存的程序，一般來說的計算機(jī)腳本程序是確定的一系列控制計算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算操作動作的組合，在其中可以實現(xiàn)一定的邏輯分支等。不知道你能不能看懂，反正我開始的時候真是一知半解。

鳥哥私房菜的解釋是：shell script是利用 shell 的功能所寫的一個”程序”，這個程序是使用純文本文件，將一些shell的語法與命令(含外部命令)寫在里面，搭配正則表達(dá)式、管道命令與數(shù)據(jù)流重定向等功能，以達(dá)到我們所想要的處理的目的。不明覺厲，好像更看不懂了···

Jude 的簡單粗暴大白話解釋是：腳本就是Linux中很多命令按照一定規(guī)則的組合，以實現(xiàn)某個特定的功能。Linux中有很多簡單的命令，往往只是進(jìn)行了簡單的對話，比如 cd 就是進(jìn)入到某個目錄，簡單直接。但是如果我想進(jìn)入某個目錄A，然后在目錄A中創(chuàng)建目錄B，再在目錄B中創(chuàng)建文本C呢？當(dāng)然可以一步一步操作，如果想要一步到位呢，那就可以用腳本，把三個命令寫在一起，一起執(zhí)行。好像有點啰嗦···

或者從英語的角度去理解，腳本的對應(yīng)英文是Script，而這個單詞的中文釋義中還有劇本的意思。劇本就好理解了啊，劇本就是導(dǎo)演(生信工程師)基于某個主旨(要實現(xiàn)的目標(biāo))按照一定的手法(規(guī)則)所寫的一個故事。不管是哪個演員，都得按照劇本演。所以，學(xué)好英語對于生信也是有幫助的~

按照腳本的復(fù)雜程度可以分為：

這個無需多說，其實就是若干個簡單命令的順序排列，執(zhí)行腳本后會按照命令的前后關(guān)系從前往后一一執(zhí)行。

相對于簡單的基本腳本，結(jié)構(gòu)化的命令腳本可以施加邏輯流程控制，從而改變程序(命令)執(zhí)行的順序。基本腳本中的命令就是從上往下執(zhí)行，但兄野迅是結(jié)構(gòu)化的命令腳本可以根據(jù)邏輯判斷重復(fù)或者跳過某些命令。

常用的結(jié)構(gòu)化命令(語句)有：

后面還有什么嵌套循環(huán)啊啥的，不過我覺得上面的7中命令學(xué)到家了，應(yīng)該可以應(yīng)付大部分在生信分析里面的應(yīng)用了。

記得高中的時候，物理老師(也是班主任)在給我們講解習(xí)題時有個有意思的套路：不管什么難題現(xiàn)在下面寫個”答：”，以示自己解決問題的決心，也是一種正向的心理暗示。腳本編寫也是有套路的，不過總的來說還是比較簡單。

對于簡單的腳本(超級簡單的那種)，直接幾個命令連在一起即可，中間用”；”隔開。

對于更長更復(fù)雜的腳本，一般需要創(chuàng)建一個文本，并在里面編輯。這就涉及到了文本編輯器，比較常用和簡單的一般有nano和vim，實在羨此很簡單，規(guī)則也容易理解，教程隨手可得，不多說。

比如用vim創(chuàng)建了一個腳本之后，具體的語法(套路)：

ok，腳本寫完了，怎么讓腳本開始工作呢？這有涉及到之前講過的環(huán)境變量和相對路徑、絕對路徑了。方法有三：

就這么多吧，應(yīng)該有點感覺到了，剩下的就是狂練狂練了~

如何使用Linux shell編程來進(jìn)行系統(tǒng)管理和網(wǎng)絡(luò)管理

從程序員的角度來看， Shell本身是一種用C語言編寫的程序，從用戶的角度來看，Shell是用戶與Linux操作系統(tǒng)溝通的橋梁。用戶既可以輸入命令執(zhí)行，又可以利用 Shell腳本編程，完成更加復(fù)雜的操作。在Linux GUI日益完善的今天，在系統(tǒng)管理等領(lǐng)域，Shell編程仍然起著不可忽視的作用。深入地了解和熟練地掌握Shell編程，是每一個Linux用戶的必修 功課之一。

Linux的Shell種類眾多，常見的有：Bourne Shell（/usr/bin/sh或/bin/弊明sh）、Bourne Again Shell（/bin/bash）、C Shell（/usr/bin/csh）、K Shell（/usr/bin/ksh）、Shell for Root（/in/sh），等等。不同的Shell語言的語法有所不同，所以不能交換使用。卜皮每種Shell都有其特色之處，基本上，掌握其中任何一種 就足夠了。在本文中，我們關(guān)注的重點是Bash，也就是Bourne Again Shell，由于易用和免費(fèi)，Bash在日常工作中被廣泛使用；同時，Bash也是大多數(shù)Linux系統(tǒng)默認(rèn)的Shell。在一般情況下，人們并不區(qū)分 Bourne Shell和Bourne Again Shell，所以，在下面的文字中，我們可以看到#!/bin/sh，它同樣也可以改為#!/bin/bash。

利用vi等文本編輯器編寫Shell腳本的格式是固定的，如下：

#!/bin/sh

#comments

Your commands go here

首行中的符號#!告訴系統(tǒng)其后路徑所指定的程序即是解釋此腳本文件的Shell程 序。如果首行沒有這句話，在執(zhí)行腳本文件的時候，將會出現(xiàn)錯誤。后續(xù)的部分就是主程序，Shell腳本像高級語言一樣，也有變量賦值，也有控制語句。除第 一行外，以#開頭的行就是注釋行，直到此行的結(jié)束。如果一行未完成，可以在行尾加上”，這個符號表明下一行與此行會合并為同一行。

編輯完畢，將腳本存盤為filename.sh，文件名后綴sh表明這是一個Bash腳本文件。執(zhí)行腳本的時候，要先將腳本文件的屬性改為可執(zhí)行的：

chmod +x filename.sh

執(zhí)行腳本的方法是：

./filename.sh

下面我們從經(jīng)典的“hello world”入手，看一看最簡單的Shell腳本的模樣。

#!/bin/sh

#print hello world in the console window

a = “hello world”

echo $a

Shell Script是一種弱類型語言，使用變量的時候無需首先聲明其類型。新的變量會在本地數(shù)據(jù)區(qū)分配內(nèi)存進(jìn)行存儲，這個變量歸當(dāng)前的Shell所有，任何子進(jìn) 程都不能訪問本地變量。這些變量與環(huán)境變量不同，環(huán)境變量被存儲在另一內(nèi)存區(qū)，叫做用戶環(huán)境區(qū)，這塊內(nèi)存中的變量可以被子進(jìn)程訪問。變量賦值的方式是：

variable_name = variable_value

如果對一個已經(jīng)有值的變量賦值，新值將取代舊值。取值的時候要在變量名前加$，$variable_name可以在引號中使用，這一點和其他高級語言是明顯不同的。如果出現(xiàn)混淆租弊告的情況，可以使用花括號來區(qū)分，例如：

echo “Hi, $as”

就不會輸出“Hi, hello worlds”，而是輸出“Hi，”。這是因為Shell把$as當(dāng)成一個變量，而$as未被賦值，其值為空。正確的方法是：

echo “Hi, ${a}s”

單引號中的變量不會進(jìn)行變量替換操作。

關(guān)于變量，還需要知道幾個與其相關(guān)的Linux命令。

env用于顯示用戶環(huán)境區(qū)中的變量及其取值；set用于顯示本地數(shù)據(jù)區(qū)和用戶環(huán)境區(qū)中的變量及其取值；unset用于刪除指定變量當(dāng)前的取值，該值將被指定為NULL；export命令用于將本地數(shù)據(jù)區(qū)中的變量轉(zhuǎn)移到用戶環(huán)境區(qū)。

下面我們來看一個更復(fù)雜的例子，結(jié)合這個例子，我們來講述Shell Script的語法。

1 #!/bin/bash

2 # we have less than 3 arguments. Print the help text:

3 if ; then

4 cat

ren — renames a number of files using sed regular expressions

6

USAGE: ren ‘regexp’ ‘replacement’ files

EXAMPLE: rename all *.HTM files in *.html:

ren ‘HTM$’ ‘html’ *.HTM

10

11 HELP

exit 0

13 fi

14 OLD=”$1″

15 NEW=”$2″

16 # The shift command removes one argument from the list of

17 # command line arguments.

18 shift

19 shift

20 # $* contains now all the files:

21 for file in $*; do

22 if ; then

newfile=`echo “$file” | sed “s/${OLD}/${NEW}/g”`

if ; then

echo “ERROR: $newfile exists already”

else

echo “renaming $file to $newfile “

mv “$file” “$newfile”

fi

30 fi

31 done

我們從頭來看，前面兩行上一個例子中已經(jīng)解釋過了，從第三行開始，有新的內(nèi)容。if語句和其他編程語言相似，都是流程控制語句。它的語法是：

if …; then

…

elif …; then

…

else

…

fi

與其他語言不同，Shell Script中if語句的條件部分要以分號來分隔。第三行中的表示條件測試，常用的條件測試有下面幾種：

判斷$file是否是一個文件

判斷$a的值是否小于3，同樣-gt和-le分別表示大于或小于等于

判斷$file是否存在且有可執(zhí)行權(quán)限，同樣-r測試文件可讀性

判斷變量$a是否有值，測試空串用-z

判斷$a和$b的取值是否相等

判斷cond1和cond2是否同時成立，-o表示cond1和cond2有一成立

要注意條件測試部分中的空格。在方括號的兩側(cè)都有空格，在-f、-lt、=等符號兩側(cè)同樣也有空格。如果沒有這些空格，Shell解釋腳本的時候就會出錯。

$#表示包括$0在內(nèi)的命令行參數(shù)的個數(shù)。在Shell中，腳本名稱本身是$0，剩下的依次是$0、$1、$2…、${10}、${11}，等等。$*表示整個參數(shù)列表，不包括$0，也就是說不包括文件名的參數(shù)列表。

現(xiàn)在我們明白第三行的含義是如果腳本文件的參數(shù)少于三個，則執(zhí)行if和fi語句之間 的內(nèi)容。然后，從第四行到第十一行之間的內(nèi)容在Shell Script編程中被稱為Here文檔，Here文檔用于將多行文本傳遞給某一命令。Here文檔的格式是以

第十二行的exit是Linux的命令，表示退出當(dāng)前進(jìn)程。在Shell腳本中可以使用所有的Linux命令，利用上面的cat和exit，從一方面來說，熟練使用Linux命令也可以大大減少Shell腳本的長度。

十四、十五兩句是賦值語句，分別將之一和第二參數(shù)賦值給變量OLD和NEW。緊接下來的兩句是注釋，注釋下面的兩條shift的作用是將參數(shù)列表中的之一個和第二個參數(shù)刪除，后面的參數(shù)依次變?yōu)樾碌闹缓偷诙?shù)，注意參數(shù)列表原本也不包括$0。

然后，自二十一行到三十一行是一個循環(huán)語句。Shell Script中的循環(huán)有下面幾種格式：

while && { || } …; do

…

done

for var in …; do

…

done

for (( cond1; cond2; cond3 )) do

…

done

until && { || } …; do

…

done

在上面這些循環(huán)中，也可以使用類似C語言中的break和continue語句中斷 當(dāng)前的循環(huán)操作。第二十一行的循環(huán)是將參數(shù)列表中的參數(shù)一個一個地放入變量file中。然后進(jìn)入循環(huán)，判斷file是否為一個文件，如果是文件的話，則用 sed命令搜索和生成新的文件名。sed基本上可以看成一個查找替換程序，從標(biāo)準(zhǔn)輸入，例如管道讀入文本，并將結(jié)果輸出到標(biāo)準(zhǔn)輸出，sed使用正則表達(dá)式 進(jìn)行搜索。在第二十三行中，backtick（`）的作用是取出兩個backtick之間的命令輸出結(jié)果，在這里，也就是將結(jié)果取出賦給變量 newfile。此后，判斷newfile是否已經(jīng)存在，否則就把file改成newfile。這樣我們就明白這個腳本的作用了，Shell Script編寫的其他腳本與此相似，只不過是語法和用法稍有不同而已。

通過這個例子我們明白了Shell Script的編寫規(guī)則，但還有幾件事情需要講述一下。

之一個，除了if語句之外，Shell Script中也有類似C語言中多分支結(jié)構(gòu)的case語句，它的語法是：

case var in

pattern 1 )

… ;;

pattern 2 )

… ;;

*)

… ;;

esac

我們再就下面一個例子，看看case語句的用法。

while getopts vc: OPTION

do

case $OPTION in

c) COPIES=$OPTARG

ehco “$COPIES”;;

v) echo “suyang”;;

\?) exit 1;;

esac

done

上面的getopts類似于C語言提供的函數(shù)getopts，在Shell Script中，getopts經(jīng)常和while語句聯(lián)合起來使用。getopts的語法如下：

getopts option_string variable

option_string中包含一串單字符選項，若getopts在命令行參數(shù)中 發(fā)現(xiàn)了連字符，那么它會將連字符之后的字符與option_string進(jìn)行比較，若匹配成功，則把變量variable的值設(shè)為該選項，若無匹配，則把 變量的值設(shè)為？。有時候，選項還會帶一個值，例如-c5等，這時要在option_string中該選項字母后面加上一個冒號，getopts發(fā)現(xiàn)冒號 后，會讀取該值，然后將該值放入特殊變量OPTARG中。這個命令比較復(fù)雜，如有需要，讀者可以詳細(xì)參閱Shell編寫的相關(guān)資料。

上面這個循環(huán)的作用就是依次取出腳本名稱后面的選項，進(jìn)行處理，如果輸入了非法選項，則進(jìn)入”?指定的部分，退出腳本程序。

第二個，Bash提供了一種用于交互式應(yīng)用的擴(kuò)展select，用戶可以從一組不同的值中進(jìn)行選擇。其語法如下：

select var in …; do

break;

done

例如，下面這段程序的輸出是：

#!/bin/bash

echo “Your choice?”

select var in “a” “b” “c”; do

break

done

echo $var

Your choice?

1) a

2) b

3) c

第三，Shell Script中也可以使用自定義的函數(shù)，其語法形式如下：

functionname()

{

…

}

例如我們可以把上面第二個例子中第四到第十二行放入一個名為help函數(shù)體內(nèi)，以后每次調(diào)用的時候直接寫help即可。函數(shù)中處理函數(shù)調(diào)用參數(shù)的方法是，直接用上面講過的$1、$2來分別表示之一、第二個參數(shù)，用$*表示參數(shù)列表。

第四，我們也可以在Shell下調(diào)試Shell Script腳本，當(dāng)然最簡單的方法就是用echo輸出查看變量取值了。Bash也提供了真正的調(diào)試方法，就是執(zhí)行腳本的時候用-x參數(shù)。

sh ?x filename.sh

這會執(zhí)行腳本并顯示腳本中所有變量的取值，也可以使用參數(shù)-n，它并不執(zhí)行腳本，只是返回所有的語法錯誤。

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標(biāo)題名稱：LinuxShell管道通信：高效實現(xiàn)進(jìn)程間通信(linuxshell管道通信)
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