shell/shell-并发控制.md

<h2><center>Shell 并发控制</center></h2>

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## 一：文件描述符

​	FD：文件描述符 / 文件句柄，进程使用文件描述符来管理进程打开的文件。

### 1. 查看当前进程打开的文件

```bash
[root@wxin ~]# ll /proc/$$/fd
总用量 0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 0 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 1 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 2 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 19:49 255 -> /dev/pts/0
```

### 2. 自定义当前进程用描述符号操作文件

手动定义文件描述符,只要没有被占用可以使用

自定义用当前进程打开一个文件  

```bash
[root@wxin ~]# exec 6<> /file
[root@wxin ~]# ll /proc/$$/fd
总用量 0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 0 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 1 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 2 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 19:49 255 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 6 -> /file
```

自定义用当前进程关闭一个文件

```bash
[root@wxin ~]# exec 6<&-
[root@wxin ~]# ll /proc/$$/fd
总用量 0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 0 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 1 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 2 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 19:49 255 -> /dev/pts/0
```

### 3. 给文件写入内容

文件描述符fd方式

```bash
[root@wxin ~]# echo "wxin" >> /proc/$$/fd/6
[root@wxin ~]# cat /file 
wxin
```

文件名方式

```bash
[root@wxin ~]# echo "wxin" >> /file
```

### 4. 文件描述符恢复文件

删除源文件

```bash
[root@wxin ~]# rm -rf /file
```

新文件产生新的文件 inode

```shell
[root@wxin ~]# cp /proc/$$/fd/6 /file
```

查看状态为（deleted）

```bash
[root@wxin ~]# ll /proc/$$/fd
总用量 0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 0 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 1 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 2 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 19:49 255 -> /dev/pts/0
lrwx------. 1 root root 64 3月  26 17:21 6 -> /file (deleted)
```

释放文件描述符，重新读取就显示正常了

### 二：管道

### 1. 匿名管道

```bash
[root@wxin ~]# rpm -qa |grep rpm
```

### 2. 命令管道

创建命名管道文件（不是普通文件，管道内的文件只能读取一次，不会永久保存）

```bash
[root@wxin ~]# mkfifo /tmp/fifo1 f
```

查看命名管道文件  

```bash
[root@wxin ~]# cat /tmp/fifo1

[root@wxin ~]# file /tmp/fifo1 
/tmp/fifo1: fifo (named pipe)
```

## 三：并发控制

### 1. 基础并发：后台任务与`wait`

通过 `&` 将命令放到后台执行，再通过 `wait` 等待所有任务完成。

```shell
#!/bin/bash

# 启动多个后台任务
wget -q http://example.com/file1.jpg &
wget -q http://example.com/file2.jpg &
wget -q http://example.com/file3.jpg &

# 等待所有后台任务完成
wait
echo "All downloads completed!"
```

### 2. 控制并发数量

同时运行过多任务可能导致资源耗尽。以下方法可限制并发数量：

**方法 1：循环计数 + 等待**

```shell
#!/bin/bash
max_workers=3  # 最大并发数
task_list=(task1 task2 task3 task4 task5)  # 任务列表

for task in "${task_list[@]}"; do
    (
        # 执行任务（此处替换为实际逻辑）
        echo "Processing $task..."
        sleep 1
    ) &

    # 控制并发数量
    if [[ $(jobs -r | wc -l) -ge $max_workers ]]; then
        wait -n  # 等待任意一个后台任务完成（需要 bash 4.3+）
    fi
done

wait  # 等待剩余任务完成
echo "All tasks done!"
```

**方法 2：使用 `xargs` 的 `-P` 参数**

```shell
# 使用 xargs 控制并行进程数
echo task1 task2 task3 task4 task5 | xargs -n1 -P3 -I{} bash -c 'echo "Processing {}"; sleep 1'
```

**方法 3：命名管道（FIFO）**

```shell
#!/bin/bash
max_workers=3
task_list=(task1 task2 task3 task4 task5)

# 创建命名管道
fifo=$(mktemp -u)
mkfifo "$fifo"
exec 3<>"$fifo"
rm -f "$fifo"

# 初始化管道令牌
for ((i=0; i<max_workers; i++)); do
    echo >&3
done

# 处理任务
for task in "${task_list[@]}"; do
    read -u3  # 获取令牌
    {
        echo "Processing $task..."
        sleep 1
        echo >&3  # 归还令牌
    } &
done

wait
exec 3>&-
echo "All tasks done!"
```

### 3. 示例

```shell
#!/bin/bash
max_workers=3
urls=(
    "http://example.com/file1.jpg"
    "http://example.com/file2.jpg"
    "http://example.com/file3.jpg"
    "http://example.com/file4.jpg"
)

download() {
    local url=$1
    local filename=$(basename "$url")
    if wget -q "$url" -O "$filename"; then
        echo "Downloaded: $filename"
    else
        echo "Failed: $filename" >&2
        return 1
    fi
}

# 控制并发下载
counter=0
for url in "${urls[@]}"; do
    ((counter++))
    ( download "$url" ) &

    if [[ $((counter % max_workers)) -eq 0 ]]; then
        wait  # 每启动 max_workers 个任务后等待
    fi
done

wait
echo "All downloads processed!"
```