進程的概念
程序：
存放在磁盤上的指令和數據的有序集合（文件）
靜態的
進程：
執行一個程序所分配的資源的總稱
進程是程序的一次執行過程
動態的，包括創建、調度、執行和消亡
進程包含的內容
進程包含：正文段（代碼段）、用戶數據段、系統數據段
程序包含：正文段（代碼段）、用戶數據段
系統數據包含：進程控制塊、CPU寄存器值、堆棧
進程控制塊（PCB）包含：
進程標識PID
進程用戶
進程狀態、優先級
文件描述符表
CPU寄存器值：
PC：program counter, 記錄着下一條執行指令的地址
堆棧：所有的局部變量都是在棧中存在的
進程的類型
交互進程：在shell下啟動。可以在前台運行，也可以在后台運行
批處理進程：和在終端無關，被提交到一個作業隊列中以便順序執行
守護進程：和終端無關，一直在后台運行
進程的狀態
運行態：進程正在運行，或者准備運行
等待態：進行在等待一個事件的發生或某種系統資源，又分為可中斷和不可中斷
停止態：進程被中止，收到信號后可繼續運行
死亡態：已終止的進程，但pcb沒有沒有被釋放
查看進程信息
ps：查看系統進程快照
ps -ef : 查看系統中所有的進程信息
ps aux: 比ps -ef 多一個當前的進程狀態信息，進程優先級
top：查看進程動態信息，每個3秒刷新一次
/proc：查看進程詳細信息，在proc目錄下以進程PID為名的目錄，其中status文件保存着進程的詳細信息，fd目錄保存這使用的文件
改變進程優先級
nice： 按用戶指定的優先級運行進程，nice的區間[-20, 19],默認值為0，值越小優先級越高，普通用戶能夠設置的最小值為0。
nice -n 2 ./a.out
renice：改變正在運行進程的優先級，普通用戶只能增加這個值。
renice -n 2 PID
前后台進程切換
jobs:查看后台進程
xdl@xdl-gj:~/C語言/thread$ ./a.out &
[1] 22441 //1表示作業號
xdl@xdl-gj:~/C語言/thread$ ./a.out &
[2] 22442
xdl@xdl-gj:~/C語言/thread$ jobs
[1]- 運行中 ./a.out &
[2]+ 運行中 ./a.out &
bg:降掛起的進程在后台運行
fg:把后台運行的進程放到前台運行
xdl@xdl-gj:~/C語言/thread$ fg 1
./a.out
^Z // ctrl +z 使進程掛起
[1]+ 已停止 ./a.out
xdl@xdl-gj:~/C語言/thread$ bg 1
[1]+ ./a.out &
創建進程
fork函數用於創建一個進程
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
創建新的進程，失敗時返回-1
成功時父進程返回子進程的進程號，子進程返回0
通過fork的返回值區分父進程和子進程
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main(int argc, char *argv[]) { pid_t pid; pid = fork(); printf("pid=%d\n", pid); if (pid < 0) { perror("fork"); return -1; } else if (pid == 0) { printf("child process: my pid is %d\n", getpid()); } else { printf("parent process: my pid is %d\n", getpid()); } return 0; } /* pid=6018 parent process: my pid is 6017 pid=0 child process: my pid is 6018 */
父子進程
子進程繼承父進程的內容
父子進程有獨立的地址空間，互不影響
若父進程先結束
子進程稱為孤兒進程，被init進程收養（linux啟動內核之后自動創建的用戶態進程PID為1）
子進程變成后台進程
若子進程先結束
父進程如果沒有及時回收，子進程變成僵屍進程
子進程從何處開始運行？
從fork下一句指令開始，並沒有執行fork語句
父子進程誰先執行？
不一定，一般父進程創建子進程后時間片沒有用完則繼續執行
父進程能否多次調用fork？子進程呢？
可以
結束進程
exit/_exit
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
void exit(int status);
void _exit(int status);
結束當前進程並將status（低八位）返回
exit結束結束進程時會刷新（流）緩沖區
#include <stdio.h> #include <stdlib.h> // for exit #include <unistd.h> //for _exit int main(int argc, char *argv[]) { printf("this process will exit"); //exit(0);//會打印上一句 _exit(0);//不會打印 printf("never be displayed"); return 0; }
exec函數族
進程調用exec函數執行某個程序
進程當前內容被指定的程序替換
實現讓父子進程執行不同的程序
父進程創建子進程
子進程調用exec函數族
父進程不受影響
execl/execlp
#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
成功執行指定的程序；失敗時返回EOF
path 執行的程序的名稱，包含路徑
arg... 傳遞給執行的程序的參數列表
file執行的程序的名稱，在PATH中查找
執行ls命令，顯示/etc目錄下所有文件的詳細信息
#include <stdio.h> #include <unistd.h> int main(int argc, char *argv[]) { pid_t pid; pid = fork(); printf("pid=%d\n", pid); if (pid < 0) { perror("fork"); return -1; } else if (pid == 0) { printf("child process: my pid is %d\n", getpid()); if (execl("/bin/ls", "ls", "-a", "-l", "/etc", NULL) < 0) { perror("execl"); return -1; } } else { printf("parent process: my pid is %d\n", getpid()); if (execlp("ls", "ls", "-al", "/etc", NULL) < 0 ) { perror("execlp"); return -1; } } return 0; } /* pid=6018 parent process: my pid is 6017 pid=0 child process: my pid is 6018 */
execv/execvp
#include <unistd.h>
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
成功時執行指定的程序；失敗時返回EOF
arg...封裝成指針數組的形式
char *arg[] = {"ls", "-a", "-l", "/etc", NULL};
if(execv("/bin/ls", arg) < 0){
perror("execv");
}
if(execvp("ls", arg) < 0){
perror("execvp");
}
system
#include <stflib.h>
int system(const char *command);
成功時返回命令command的返回值；失敗時返回EOF
當前進程等待command執行結束后才繼續執行
進程回收
子進程結束時由父進程回收
孤兒進程由init進程回收
若沒有及時回收會出現僵屍進程
wait函數
#include <unistd.h>
pid_t wait(int *status);
成功時返回回收的子進程的進程號；失敗時返回EOF
若子進程沒有結束，父進程一直阻塞
若有多個子進程，哪個先結束就先回收
status指定保存子進程返回值和結束方式的地址
status為NULL表示直接釋放子進程PCB，不接收返回值
wait pid函數
#include <unistd.h>
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int option);
成功時返回回收的子進程的pid或0(表示子進程還沒有結束)；失敗時返回EOF
pid可用於指定回收哪個子進程或任意子進程（-1表示任意子進程）
status指定用於保存子進程返回值和結束方式
option指定回收方式，0（阻塞方式）或WNOHANG（非阻塞）
進程返回值和結束方式
子進程通過exit/_exit/return 返回某個值（0-255）
父進程調用wait(&status)回收
WIFEXITED(status) : 判斷子進程是否正常結束
WEXITSTATUS(status): 獲取子進程返回值
WIFSIGALED(status): 判斷子進程是否被信號結束
WTERMSIG(status): 獲取結束子進程的信號類型
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <stdlib.h> #include <sys/wait.h> int main(int argc, char *argv[]) { int status; pid_t pid; if ((pid = fork()) < 0) { perror("fork"); exit(-1); } else if (pid == 0) { sleep(1); exit(2); } else { wait(&status); printf("%d\n", status); } return 0; } /* 200 521 0010 0000 0000 低7為（0~7）表示進程結束的類型，0表示正常結束，非零表示信號結束 高8為（8~15）表示子進程正常結束時的返回值 */
守護進程
守護進程（Daemon）是Linux三種進程類型之一
通常在系統啟動時運行，系統關閉時結束
Linux系統中大量使用，很多服務程序以守護進程形式運行
守護進程的特點
始終在后台運行
獨立於任何終端
中期性的執行某種任務或等待處理特定事件
會話、控制終端
Linux以會話（session）、進程組的方式管理進程
每一個進程屬於一個進程組，父子進程屬於同一個進程組
會話是一個或多個進程組的集合。通常用戶打開一個終端時，系統會創建一個會話。所有通過該終端運行的進程都屬於這個會話
終端關閉時，所有相關進程會被結束
創建守護進程
1、創建子進程，父進程退出
if (fork() > 0){
exit(0);
}
子進程變成孤兒進程，被init進程收養
子進程在后台運行
2、子進程創建新會話
if (setsid() < 0 ){
exit(-1);
}
子進程成為新的會話組長
子進程脫離原先的終端
3、更改當前工作目錄
chdir("/");
chdir("/tmp");
守護進程一直在后台運行，其工作目錄不能被卸載
重新設定當前工作目錄cwd
4、重設文件權限掩碼
if (umask(0) < 0){
exit(-1);
}
文件權限掩碼設置為0
值影響當前進程
5、關閉打開的文件描述符
int i;
for (i = 0; i < getdtablesize(); i++){
close(i);
}
關閉所有從父進程繼承的打開文件
已脫離終端，stdio,stdout,stderr無法在使用
創建守護進程，每隔1秒將系統時間寫入文件time.log
#include <stdio.h> #include <unistd.h> #include <time.h> #include <stdlib.h> #include <sys/stat.h> // for umask() int main(int argc, char *argv[]) { pid_t pid; FILE *fp; time_t t; int i; if ((pid = fork()) < 0) { perror("fork"); exit(-1); } else if (pid > 0) { exit(0); } setsid(); umask(0); chdir("/tmp"); for (i = 0; i < getdtablesize(); i++) { close(i); } if ((fp = fopen("time.log", "a")) == NULL) { perror("fopen"); exit(-1); } while (1) { time(&t); fprintf(fp, "%s", ctime(&t)); fflush(fp); sleep(1); } return 0; }