[apue] 使用 Ctrl+S停止輸出而不用掛起前臺進程

之前一直知道使用 Ctrl+Z 掛起前臺進程來阻止進程運行，之後可以再通過 shell 的作業控制 (jobs / fg N) 來將後臺進程切換為前臺，從而繼續運行。

最近學到一種新的方法，對於不停有 console 輸出的前臺進程，可以使用 Ctrl+S 來 STOP 一個進程的輸出，從而暫停進程。

之後可以通過 Ctrl+Q 或輸入任意字元來重啟 (START) 進程輸出，從而繼續運行。

看到這個方法，立即想到寫個腳本驗證一下：

deadloop.sh

1 #! /bin/sh
2 var=1
3 while :
4 do
5   echo this is $var
6   var=$(($var+1))
7   usleep 100000
8 done

這個腳本每 100 毫秒輸出一條日誌 “this is N”，其中 N 為日誌序號，可以幫我們確定在一次暫停與重啟之間，是否有輸出丟失。

運行過程中按下 Ctrl+S，輸出果然暫停了：

>./deadloop.sh 
this is 1
this is 2
this is 3
this is 4

再按下 Ctrl+Q 則輸出繼續，直到按下 Ctrl+Z 掛起進程：

>./deadloop.sh 
this is 1
this is 2
this is 3
this is 4
this is 5
this is 6
this is 7
this is 8
this is 9
this is 10
this is 11
^Z
[1]+  Stopped                 ./deadloop.sh
>

首先可以看到重啟後的輸出序號與重啟前的可以接上，所以中間並沒有輸出丟失，也就是說是進程被暫停了，而不只是輸出停止了。

其次在按下 Ctrl+Z 時終端會回顯 ^Z，而按下 Ctrl+S 或 Ctrl+Q 時，終端沒有任何回顯。

於是重點對比按下 Ctrl+S 時與 Ctrl+Z 時進程的狀態，來看這兩種暫停方式的區別。

通過 ps 命令查看下兩種暫停時進程的狀態：

Ctrl+S

>ps xfo pid,ppid,pgid,sid,tpgid,suid,euid,user,stat,tty,command
  PID  PPID  PGID   SID TPGID  SUID  EUID USER     STAT TT       COMMAND
 6653  6652  2786  2786    -1   500   500 yunhai   S    ?         \_ gnome-pty-helper
 6655  6652  6655  6655  6655   500   500 yunhai   Ss+  pts/0     \_ /bin/bash
12539  6652 12539 12539 16673   500   500 yunhai   Ss   pts/1     \_ /bin/bash
16673 12539 16673 12539 16673   500   500 yunhai   S+   pts/1     |   \_ /bin/sh ./deadloop.sh
12797  6652 12797 12797 13349   500   500 yunhai   Ss   pts/2     \_ /bin/bash
15959  6652 15959 15959 16766   500   500 yunhai   Ss   pts/3     \_ /bin/bash
16766 15959 16766 15959 16766   500   500 yunhai   R+   pts/3         \_ ps xfo pid,ppid,pgid,sid,tpgid,suid,euid,user,stat,tty,command

Ctrl+Z

>ps xfo pid,ppid,pgid,sid,tpgid,suid,euid,user,stat,tty,command
  PID  PPID  PGID   SID TPGID  SUID  EUID USER     STAT TT       COMMAND
 6653  6652  2786  2786    -1   500   500 yunhai   S    ?         \_ gnome-pty-helper
 6655  6652  6655  6655  6655   500   500 yunhai   Ss+  pts/0     \_ /bin/bash
12539  6652 12539 12539 16717   500   500 yunhai   Ss   pts/1     \_ /bin/bash
16673 12539 16673 12539 16717   500   500 yunhai   T    pts/1     |   \_ /bin/sh ./deadloop.sh
16688 16673 16673 12539 16717   500   500 yunhai   T    pts/1     |   |   \_ usleep 100000
16717 12539 16717 12539 16717   500   500 yunhai   R+   pts/1     |   \_ ps xfo pid,ppid,pgid,sid,tpgid,suid,euid,user,stat,tty,command
12797  6652 12797 12797 13349   500   500 yunhai   Ss   pts/2     \_ /bin/bash
15959  6652 15959 15959 15959   500   500 yunhai   Ss+  pts/3     \_ /bin/bash

可以看到最大的不同是，通過 Ctrl+Z 停止的進程狀態為掛起 ('T')，而通過 Ctrl+S 停止的進程狀態為運行 ('S+')。

另一方面，我們啟動 stap 探測進程間信號的收發，可以在 Ctrl+Z 停止進程時收到以下的輸出：

stap_signal.sh

22       events/3         16688 usleep           20     SIGTSTP         
22       events/3         16673 deadloop.sh      20     SIGTSTP         
16673    deadloop.sh      12539 bash             17     SIGCHLD         
16688    usleep           16673 deadloop.sh      17     SIGCHLD  

也就是說可以觀察到向前臺進程發送的 SIGTSTP 信號。而在使用 Ctrl+S 時並無特別的信號被偵測到 (僅 usleep 進程結束時向父進程發送的 SIGCHILD)。

註意：此處的 SIGCHLD 並不表示 deadloop.sh 與 usleep 結束，而是掛起時向父進程發送的通知。關於這一點，可以參考我之前寫的一篇文章：

[apue] 等待子進程的那些事兒

在暫停期間，通過 pstack 命令查看兩種方式暫停的進程堆棧信息：

Ctrl+S

>pstack 16673
#0  0x00119424 in __kernel_vsyscall ()
#1  0x007a7cd3 in __write_nocancel () from /lib/libc.so.6
#2  0x007411b4 in _IO_new_file_write () from /lib/libc.so.6
#3  0x00742a90 in _IO_new_do_write () from /lib/libc.so.6
#4  0x00741c80 in _IO_new_file_overflow () from /lib/libc.so.6
#5  0x00744b2a in __overflow () from /lib/libc.so.6
#6  0x0073e0b5 in putc () from /lib/libc.so.6
#7  0x080aebb0 in echo_builtin ()
#8  0x08070c51 in ?? ()
#9  0x08072e41 in ?? ()
#10 0x08073aa0 in execute_command_internal ()
#11 0x080747a4 in execute_command ()
#12 0x08076d89 in ?? ()
#13 0x08073a02 in execute_command_internal ()
#14 0x080747a4 in execute_command ()
#15 0x08076d89 in ?? ()
#16 0x08073a02 in execute_command_internal ()
#17 0x080747a4 in execute_command ()
#18 0x080750e4 in ?? ()
#19 0x08073bc4 in execute_command_internal ()
#20 0x080747a4 in execute_command ()
#21 0x08060857 in reader_loop ()
#22 0x0805fed9 in main ()

Ctrl+Z

>pstack 16673
#0  0x00119424 in __kernel_vsyscall ()
#1  0x00776673 in __waitpid_nocancel () from /lib/libc.so.6
#2  0x080830f2 in ?? ()
#3  0x0808432e in wait_for ()
#4  0x08074635 in execute_command_internal ()
#5  0x08076dcd in ?? ()
#6  0x08073a02 in execute_command_internal ()
#7  0x080747a4 in execute_command ()
#8  0x080750e4 in ?? ()
#9  0x08073bc4 in execute_command_internal ()
#10 0x080747a4 in execute_command ()
#11 0x08060857 in reader_loop ()
#12 0x0805fed9 in main ()

前者停止在了 write 系統調用，後者停止在了 waitpid 系統調用。

所以前者應該是在輸出時被暫停的，而後者是在等待 usleep 子進程返回時被掛起的。

大家可以體會一下這兩處方式在細微處的差別。

最後，可以使用 Ctrl+S 停止前臺進程的前提是 必需打開終端的 IXON 標誌，使用之前的小工具：

[apue] 一個查看當前終端標誌位設置的小工具

可以查看終端的輸入 flag 是否已經打開了這個標誌：

>./term
input flag 0x00006f02
    BRKINT
    ICRNL
    IMAXBEL
    IXANY
    IXON
output flag 0x00000005
    ONLCR
    OPOST
control flag 0x000004bf
    CREAD
    CSIZE
    CS6
    CS7
    CS8
    HUPCL
local flag 0x00008a3b
    ECHO
    ECHOE
    ECHOK
    ICANON
    IEXTEN
    ISIG

一般終端都是打開的。如果再打開 IXANY 標誌位，則使用任意鍵都可以重啟被停止的輸出，而不一定要使用 Ctrl+Q。

最後，還有一個隱藏的前提，就是被暫停的進程在前臺有頻繁的輸出，否則 Ctrl+S 也無用武之地。

總結一下，今天學到一個新的方法去暫停運行中的前臺進程，可能對於運維老鳥來說已經是手到擒來，對我卻是完全的新鮮，

所以花了些時間研究下，感覺 linux 博大精深，不起眼處可能就藏著一些好東西，值得挖掘！