Linux进程控制（一）

原 作者 周子毅 | 发表于 | 分类于 2018级

博主初学Linux进程相关知识，暂时总结到这里，有什么错误问题，欢迎大家指正！

文章目录

一 进程概述

进程这个东西呢，是操作系统的最核心概念，是操作系统资源管理的最小单位。
Linux操作系统借助于进程来管理计算机的软硬件资源，支持多任务的并行执行。

Linux进程

  1. 进程是一个动态的实体，是程序是一次执行过程，程序是保存在硬盘上的可执行代码，是静态的。
  2. 这里顺便提一下线程：线程就是在进程内部，比进程更小的独立运行的基本单位，并且不占资源，它可以创建和撤销一个进程或者线程。
  3. ps 或者pstree(将所有行程以树状图显示)可以查看系统的进程。
  4. 实际用户ID（uid）：标识运行该进程的用户
  5. 有效用户（euid）：标识以什么用户身份来运行进程。用户A运行了一个身份是root的程序，程序运行时有root权限，此时，实际用户ID是A，有效用户ID是root
  6. Linux进程分为：

代码段：存可执行代码
数据段：存全局变量，常量，静态变量
堆栈段：存函数，函数内部定义的局部变量

  1. LInux进程状态：

运行状态：R
中断状态：S
不可中断状态：D
僵死状态：Z
停止状态：T

  1. 后缀：

<：高优先级进程
N：低优先级进程
s：会话首进程
l：多线程进程
+：位于前台进程组

二 进程操作

LInux下对进程主要系统调用：

fork:创建新进程
exit:终止进程
exec：执行一个应用程序
wait:父进程挂起，等待子进程终止
getpid：获取当前进程ID
getppif：返回父进程ID
nice:改变进程优先级

创建进程

1.fork

当fork函数调用成功后，当前进程（父进程）会新创建一个子进程，所以它有两个返回值，
父进程调用fork时返回子进程ID,子进程调用后返回0，异常时返回-1.

我们用fork创建一个进程

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main(){
    pid_t pid;

    printf("Process Creation Study\n");
    pid = fork();
    switch(pid){
    case 0:		//此时为子进程
        printf("Chid running,CurPid is %d,ParentPid is %d\n",pid,getppid());
        break;
    case -1:	//出错
        perror("Wrong!\n");
        break;
    default:	//此时父进程
        printf("Parent is running,ChildPid is %d,ParenrPid is %d\n",pid,getpid());
        break;
    }
    exit(0);
}

细心的我们可以看到上面有getppid()和getpid()这两个长得极端相似的函数，事实上：

getpid返回当前进程标识，getppid返回父进程标识。

运行后：

Process Creation Study
Parent is running,ChildPid is 18867,ParenrPid is 18866
Chid running,CurPid is 0,ParentPid is 18866

其实由于内核所使用的调度算法不同，fork之后子进程和父进程的运行先后顺序是有可能不同的，大家如果有兴趣的话，可以试着多运行几次， 我们可能会有几种不同的输出结果。

事实上，在fork()后父进程和子进程就已经分离两者已经分成两部分，交替执行下面的程序代码

运行下面程序，我们更能直观的看出来父进程和子进程交替运行的情况

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main(){
    int pid;
    char * msg;
    int k;
    printf("Process Creation Study\n");
    pid = fork(); //父子进程分裂
    switch(pid){
    case 0:
        msg = "Child running";
        k = 3;
        break;
    case -1:
        perror("Wrong!\n");
        break;
    default:
        msg = "Parent is running";
        k = 5;
        break;
    }
    while(k>0){
        puts(msg);
        sleep(1);
        k--;
    }
    exit(0);
}

运行一下：

Process Creation Study
Parent is running
Child running
Parent is running
Child running
Parent is running
Child running
Parent is running
Parent is running

几点补充：

1.子进程会继承父进程包括用户，用户组ID，当前工作目录等,但它有自己唯一的进程ID
2.子进程共享父进程打开的文件描述符，但父进程的文件描述符改变不会影响子进程中的文件描述符
3.子进程不继承父进程设置的文件锁，警告
4.子进程未决信号集被清空

2.孤儿进程

如果父进程先于子进程结束，子进程就会成为孤儿进程（可真是形象呢）
成为孤儿进程后，正常来讲，此时的孤儿进程会由init进程收养，此时子进程ID为1。

其实不然！

详见我的另一篇博客：https://blog.csdn.net/weixin_43204126/article/details/96871493

3.vfork函数

1.fork下的子进程复制父进程的资源，自身独立，拥有良好并发性，但也因为其要复制过多资源，有时是并不需要的，这就徒增了系统调用开销
2.vfork下的子进程会直接和父进程共享地址空间，节省了不必要的开销
3.fork下的进程运行先后顺序取决于系统的调度算法，而vfork保证子进程先运行，如果在调用exit或exec使得父进程运行前，子进程要依赖父进程的某个行为，就会造成死锁

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int globvar = 0;
//int var = 0;

int main(){
    pid_t pid;
    int i;
    int var = 0;
    printf("fork is different with fork\n");
    //pid = fork();
    pid = vfork();
    switch(pid){
        case 0:
            i = 3;
            while(i--){
                printf("Child is running\n");
                globvar++;
                var++;
                sleep(1);
            }
                //exit(0);
            //}
            printf("child's globvar = %d,var = %d\n",globvar,var);
            exit(0);  //必须加这个，不然不正常退出子进程会导致父进程var乱码
            break;
        
        case -1:
            perror("something wrong!\n");
            exit(0);
        default:
            i = 5;
            while(i--){
                printf("Parent is running\n");
                globvar++;
                var++;
                sleep(1);
            }
            printf("Parent's globvar = %d,var = %d\n",globvar,var);
            exit(0);
    }
}

运行结果：

fork is different with fork
Child is running
Child is running
Child is running
child's globvar = 3,var = 3
Parent is running
Parent is running
Parent is running
Parent is running
Parent is running
Parent's globvar = 8,var = 8

当我们注释掉pid = vfork();，让//pid = fork();加入程序时，会有下面的运行结果：

fork is different with fork
Parent is running
Child is running
Child is running
Parent is running
Child is running
Parent is running
Parent is running
child's globvar = 3,var = 3
Parent is running
Parent's globvar = 5,var = 5

可以很直观的看出其区别

注：使用vfork要谨慎，最好不要让子进程修改父进程的全局和局部变量