Shell脚本模拟多线程

背景：

        最近经常用Shell处理一些循环任务，在一个循环中并不需要太多的cpu资源，但是需要占用一定时间。shell是一个典型面向过程脚本，这样逐个执行循环需要消耗大量时间。比如在80台主机情况下，我的批量后台操作一个“ifconfig”执行就需要用约5分钟执行完；批量nmap扫描tcp端口需要大约3分钟，而默认情况下扫描udp竟然需要大概50天！

思路：

        Shell中可以使用“&”将某个子进程放到后台执行，我再使用fifo类型文件计数来控制放到后台执行的子进程的数量，最后用wait等全部子进程执行完，继续往下走，借此原理可以曲线实现多进程并发处理任务的目的。

示例：

以一个非常简单的例子来说明多进程对执行效率提升的帮助：循环0-99整数，与10取余，并按结果sleep，目的是让每个进程执行的时间有较大差异，方便看出子进程的执行情况

传统写法：

#!/bin/bash

fn_num ()                    #用于测试的函数，传进来一个整数与10取余，并按照结果sleep
{                            #目的是让每个进程执行的时间有较大差异，方便看出子进程情况
   a=$1
   b=$(( $a % 10 ))
   echo "--->$a"                #标记子进程开始执行
   sleep $b
   echo "<------------------$a"    #标记子进程执行结束
}

for (( i=0;i < 100;i++ ))
do
{
    fn_num $i
}
done
echo "over"

使用“多进程”写法

#!/bin/bash

THREAD_NUM=10        #定义进程数量
if [[ -a tmp ]];then        #防止计数文件存在引起冲突
    rm tmp                    #若存在先删除
fi
mkfifo tmp                    #创建fifo型文件用于计数
exec 9<>tmp

for (( i=0;i<$THREAD_NUM;i++ ))        #向fd9文件中写回车，有多少个进程就写多少个
do
    echo -ne "\n" 1>&9
done

fn_num ()                    #用于测试的函数，传进来一个整数与10取余，并按照结果sleep
{                            #目的是让每个进程执行的时间有较大差异，方便看出子进程情况
   a=$1
   b=$(( $a % 10 ))
   echo "--->$a"                #标记子进程开始执行
   sleep $b
   echo "<------------------$a"    #标记子进程执行结束
}

for (( i=0;i < 100;i++ ))
do
{
    read -u 9                #read一次，就减去fd9中一个回车
    {                        #当fd9中没有回车符时，脚本就会停住，达到控制进程数量的目的
        fn_num $i
        echo -ne "\n" 1>&9    #某个子进程执行结束，向fd9追加一个回车符，补充循环开始减去的那个
    }&

}
done

wait                        #等待所有后台子进程结束

echo "over"
rm tmp

看下执行过程：

单进程：

 每次循环只按照顺序读取一个数字，执行完毕再读取下一个，直至结束，总共耗时7m31s

linux-100:/home/admin/tmp # time sh test.sh
--->0
<------------------0
--->1
<------------------1
--->2
<------------------2
--->3
<------------------3
--->4
<------------------4
--->5
<------------------5
……………………
<------------------96
--->97
<------------------97
--->98
<------------------98
--->99
<------------------99
over

real    7m30.990s
user    0m0.012s
sys    0m0.108s

多进程：

一次读入十个整数，并进入后台同时执行，执行完的返回结果结束子进程，再读入一个数；最后所有子进程执行完毕，退出循环，总共耗时50s

linux-100:/home/admin/tmp # time sh test.sh 
--->0
--->1
--->2
--->4
--->3
--->6
--->8
--->9
<------------------0
--->5
--->7
--->10
<------------------10
--->11
<------------------1
--->12
<------------------11
--->13
<------------------2
--->14
<------------------12
<------------------3
--->15
--->16
<------------------4
…………………………
<------------------86
<------------------79
--->99
<------------------94
<------------------87
<------------------88
<------------------95
<------------------89
<------------------96
<------------------97
<------------------98
<------------------99
over

real    0m50.124s
user    0m0.008s
sys    0m0.180s

通过以上对比发现，单进程需要451秒的任务，在10个进程并行执行只需要50s；若增大进程数，所需时间会更短。