Linux 中的 &

這篇文章將了解一下 & 符號及它在 Linux 命令列中的各種用法。

如果閱讀過我之前的三篇文章（、、），你會覺得掌握連線各個命令之間的連線符號用法也是很重要的。實際上，命令的用法並不難，例如 mkdir、touch 和 find 也分別可以簡單概括為“建立新目錄”、“更新檔案”和“在目錄樹中查詢檔案”而已。

但如果要理解

mkdir test_dir 2>/dev/null || touch images.txt && find . -iname "*jpg" > backup/dir/images.txt &

這一串命令的目的，以及為什麼要這樣寫，就沒有這麼簡單了。

關鍵之處就在於命令之間的連線符號。掌握了這些符號的用法，不僅可以讓你更好理解整體的工作原理，還可以讓你知道如何將不同的命令有效地結合起來，提高工作效率。

在這一篇文章和接下來的文章中，我會介紹如何使用 & 號和管道符號（|）在不同場景下的使用方法。

幕後工作

我來舉一個簡單的例子，看看如何使用 & 號將下面這個命令放到後台執行：

cp -R original/dir/ backup/dir/

這個命令的目的是將 original/dir/ 的內容遞回地複製到 backup/dir/ 中。雖然看起來很簡單，但是如果原目錄裡面的檔案太大，在執行過程中終端就會一直被卡住。

所以，可以在命令的末尾加上一個 & 號，將這個任務放到後台去執行：

cp -R original/dir/ backup/dir/ &

任務被放到後台執行之後，就可以立即繼續在同一個終端上工作了，甚至關閉終端也不影響這個任務的正常執行。需要注意的是，如果要求這個任務輸出內容到標準輸出中（例如 echo 或 ls），即使使用了 &，也會等待這些輸出任務在前台執行完畢。

當使用 & 將一個進程放置到後台執行的時候，Bash 會提示這個進程的進程 ID。在 Linux 系統中執行的每一個進程都有一個唯一的進程 ID，你可以使用進程 ID 來暫停、恢復或者終止對應的進程，因此進程 ID 是非常重要的。

這個時候，只要你還停留在啟動進程的終端當中，就可以使用以下幾個命令來對管理後台進程：

• jobs 命令可以顯示當前終端正在執行的進程，包括前台執行和後台執行的進程。它對每個正在執行中的進程任務分配了一個序號（這個序號不是進程 ID），可以使用這些序號來參照各個進程任務。

  $ jobs[1]- Running cp -i -R original/dir/* backup/dir/ &[2]+ Running find . -iname "*jpg" > backup/dir/images.txt &

• fg 命令可以將後台執行的進程任務放到前台執行，這樣可以比較方便地進行互動。根據 jobs 命令提供的進程任務序號，再在前面加上 % 符號，就可以把相應的進程任務放到前台執行。

  $ fg %1 # 將上面序號為 1 的 cp 任務放到前台執行cp -i -R original/dir/* backup/dir/

  如果這個進程任務是暫停狀態，fg 命令會將它啟動起來。

• 使用 ctrl+z 組合鍵可以將前台執行的任務暫停，僅僅是暫停，而不是將任務終止。當使用 fg 或者 bg 命令將任務重新啟動起來的時候，任務會從被暫停的位置開始執行。但 sleep 命令是一個特例，sleep 任務被暫停的時間會計算在 sleep 時間之內。因為 sleep 命令依據的是系統時鐘的時間，而不是實際執行的時間。也就是說，如果執行了 sleep 30，然後將任務暫停 30 秒以上，那麼任務恢復執行的時候會立即終止並退出。

• bg 命令會將任務放置到後台執行，如果任務是暫停狀態，也會被啟動起來。

  $ bg %1[1]+ cp -i -R original/dir/* backup/dir/ &

如上所述，以上幾個命令只能在同一個終端裡才能使用。如果啟動進程任務的終端被關閉了，或者切換到了另一個終端，以上幾個命令就無法使用了。

如果要在另一個終端管理後台進程，就需要其它工具了。例如可以使用 kill 命令從另一個終端終止某個進程：

kill -s STOP <PID>

這裡的 PID 就是使用 & 將進程放到後台時 Bash 顯示的那個進程 ID。如果你當時沒有把進程 ID 記錄下來，也可以使用 ps 命令（代表 process）來獲取所有正在執行的進程的進程 ID，就像這樣：

ps | grep cp

執行以後會顯示出包含 cp 字串的所有進程，例如上面例子中的 cp 進程。同時還會顯示出對應的進程 ID：

$ ps | grep cp14444 pts/3 00:00:13 cp

在這個例子中，進程 ID 是 14444，因此可以使用以下命令來暫停這個後台進程：

kill -s STOP 14444

注意，這裡的 STOP 等同於前面提到的 ctrl+z 組合鍵的效果，也就是僅僅把進程暫停掉。

如果想要把暫停了的進程啟動起來，可以對進程發出 CONT 信號：

kill -s CONT 14444

這個給出一個可以向進程發出的常用信號列表。如果想要終止一個進程，可以傳送 TERM 信號：

kill -s TERM 14444

如果進程不響應 TERM 信號並拒絕退出，還可以傳送 KILL 信號強制終止進程：

kill -s KILL 14444

強制終止進程可能會有一定的風險，但如果遇到進程無節制消耗資源的情況，這樣的信號還是能夠派上用場的。

另外，如果你不確定進程 ID 是否正確，可以在 ps 命令中加上 x 引數：

$ ps x| grep cp14444 pts/3 D 0:14 cp -i -R original/dir/Hols_2014.mp4  original/dir/Hols_2015.mp4 original/dir/Hols_2016.mp4  original/dir/Hols_2017.mp4 original/dir/Hols_2018.mp4 backup/dir/

這樣就可以看到是不是你需要的進程 ID 了。

最後介紹一個將 ps 和 grep 結合到一起的命令：

$ pgrep cp8181926334047546172889613633966801373514444

pgrep 可以直接將帶有字串 cp 的進程的進程 ID 顯示出來。

可以加上一些引數讓它的輸出更清晰：

$ pgrep -lx cp14444 cp

在這裡，-l 引數會讓 pgrep 將進程的名稱顯示出來，-x 引數則是讓 pgrep 完全匹配 cp 這個命令。如果還想了解這個命令的更多細節，可以嘗試執行 pgrep -ax。

總結

在命令的末尾加上 & 可以讓我們理解前台進程和後台進程的概念，以及如何管理這些進程。

在 UNIX/Linux 術語中，在後台執行的進程被稱為守護行程daemon。如果你曾經聽說過這個詞，那你現在應該知道它的意義了。

和其它符號一樣，& 在命令列中還有很多別的用法。在下一篇文章中，我會更詳細地介紹。