進(jìn)程的控制

什么是進(jìn)程？

狹義上來說：進(jìn)程是操作系統(tǒng)上運(yùn)行的一個(gè)程序。

廣義上來說：進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)。它是操作系統(tǒng)動(dòng)態(tài)執(zhí)行的基本單元，在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程既是基本的分配單元，也是基本的執(zhí)行單元。

進(jìn)程控制是進(jìn)程管理中最基本的功能。它用于創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程，終止一個(gè)已完成的進(jìn)程，或者去終止一個(gè)因出現(xiàn)某事件而使其無法運(yùn)行下去的進(jìn)程，還可負(fù)責(zé)進(jìn)程運(yùn)行中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。

Linux系統(tǒng)上進(jìn)程的幾種狀態(tài)：

• 運(yùn)行狀態(tài)：進(jìn)程正在運(yùn)行，或者在運(yùn)行隊(duì)列中等待運(yùn)行。
• 可中斷等待狀態(tài)：進(jìn)程在等待某個(gè)事件的完成，在等待中不可以被信號(hào)或定時(shí)器喚醒，必須等待直到等待的事情發(fā)生。
• 僵死狀態(tài)：進(jìn)程已經(jīng)終止，但是進(jìn)程的描述符還在，直到父進(jìn)程的wait函數(shù)釋放。
• 停止?fàn)顟B(tài)：進(jìn)程收到系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)（SIGSTOP SIFTOP SIGTIN SIGTOU ）之后停止運(yùn)行或者該進(jìn)程正在被跟蹤（調(diào)試應(yīng)用程序gdb，進(jìn)程處于跟蹤狀態(tài)）。

進(jìn)程的創(chuàng)建

進(jìn)程的創(chuàng)建一是操作系統(tǒng)來創(chuàng)建。二是由父進(jìn)程創(chuàng)建。

• 使用fork函數(shù)來分配一個(gè)新的進(jìn)程。

  函數(shù)	函數(shù)頭文件	函數(shù)原型	函數(shù)功能
  fork	#include<sys/types> & #include <unistd.h>	pid_t fork(void)	創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程，繼承原有進(jìn)程（父進(jìn)程）的很多屬性``(用戶ID 組ID 當(dāng)前工作環(huán)境 等等)
  vfork	#include<sys/types> & #include <unistd.h>	pid_t vfork(void)	類似fork但是使用vfork時(shí)系統(tǒng)會(huì)讓子進(jìn)程共享父進(jìn)程的地址空間，父進(jìn)程與子進(jìn)程的操作互相可見。

  函數(shù)	相同	不同
  fork	都是創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程	占用資源的不同，fork占用較大的系統(tǒng)資源，fork一個(gè)新的進(jìn)程會(huì)將父進(jìn)程的很多都會(huì)復(fù)制，增大了消耗
  vfork		子進(jìn)程完全運(yùn)行在父進(jìn)程的地址空間上，子進(jìn)程對(duì)于父進(jìn)程的改變都變得可見。

創(chuàng)建守護(hù)進(jìn)程

什么是守護(hù)進(jìn)程？這是一段來自維基百科的描述。

• 在一個(gè)多任務(wù)的電腦操作系統(tǒng)中，守護(hù)進(jìn)程（英語：daemon）是一種在后臺(tái)執(zhí)行的電腦程序。此類程序會(huì)被以進(jìn)程的形式初始化。守護(hù)進(jìn)程程序的名稱通常以字母“d”結(jié)尾：例如，syslogd就是指管理系統(tǒng)日志的守護(hù)進(jìn)程。

  通常，守護(hù)進(jìn)程沒有任何存在的父進(jìn)程（即PPID=1），且在UNIX系統(tǒng)進(jìn)程層級(jí)中直接位于init之下。守護(hù)進(jìn)程程序通常通過如下方法使自己成為守護(hù)進(jìn)程：對(duì)一個(gè)子進(jìn)程運(yùn)行fork，然后使其父進(jìn)程立即終止，使得這個(gè)子進(jìn)程能在init下運(yùn)行。這種方法通常被稱為“脫殼”。

  系統(tǒng)通常在啟動(dòng)時(shí)一同起動(dòng)守護(hù)進(jìn)程。守護(hù)進(jìn)程為對(duì)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，硬件活動(dòng)等進(jìn)行響應(yīng)，或其他通過某些任務(wù)對(duì)其他應(yīng)用程序的請(qǐng)求進(jìn)行回應(yīng)提供支持。守護(hù)進(jìn)程也能夠?qū)τ布M(jìn)行配置（如在某些Linux系統(tǒng)上的devfsd），運(yùn)行計(jì)劃任務(wù)（例如cron），以及運(yùn)行其他任務(wù)。

• Linux創(chuàng)建一個(gè)守護(hù)進(jìn)程創(chuàng)建

孤兒進(jìn)程與僵尸進(jìn)程

• 當(dāng)父進(jìn)程先于子進(jìn)程退出時(shí)，子進(jìn)程會(huì)被init或這systemd接收為子進(jìn)程。這一過程亦被稱為收養(yǎng)，雖然有PID為1的系統(tǒng)進(jìn)程當(dāng)做父進(jìn)程，但是創(chuàng)建他的父進(jìn)程已經(jīng)被系統(tǒng)回收了。

  Ubuntu 18.04 LTS的環(huán)境下時(shí)，收養(yǎng)的父進(jìn)程為圖形界面的進(jìn)程。只有進(jìn)入字符界面運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)收養(yǎng)的父進(jìn)程才為1

• 創(chuàng)建孤兒進(jìn)程與孤兒進(jìn)程

  #include <sys/types.h>
  #include <unistd.h>
  #include <sys/wait.h>
  #include <stdio.h>
  //孤兒進(jìn)程，父進(jìn)程先于子進(jìn)程退出。
  int main(void){
      int pid;
      pid = fork();
      if(pid == 0){
          printf("I am child process.\n");
          sleep(5);
          //確保子進(jìn)程后于父進(jìn)程退出，子進(jìn)程由系統(tǒng)收養(yǎng)并wait掉。
      }
      if(pid > 0){
          printf("I am father process.\n");
          sleep(1);
      }
      return 0;
  }
  #include <sys/types.h>
  #include <unistd.h>
  #include <sys/wait.h>
  #include <stdio.h>
  //孤兒進(jìn)程，父進(jìn)程先于子進(jìn)程退出。
  int main(void){
      int pid;
      pid = fork();
      if(pid == 0){
          printf("I am child process.\n");
          exit(0);
      }
      //死循環(huán)，父進(jìn)程沒有使用wait函數(shù)等待子進(jìn)程運(yùn)行，沒有人清理將是進(jìn)程。
      if(pid > 0){
          printf("I am father process.\n");
          while(1){}
      }
      return 0;
  }
  

wait 和 waitpid

• wait 和 waitpid

  原型	作用
  pid_t wait(int *statloc);	父進(jìn)程暫停，等待子進(jìn)程結(jié)束
  pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);	父進(jìn)程暫停，等到特定的子進(jìn)程結(jié)束

進(jìn)程的退出

exit()與_ecit()的區(qū)別

exit與return的區(qū)別

exit的參數(shù)，正常退出參數(shù)為0，異常退出參數(shù)為非零值。

執(zhí)行新的程序

• 父進(jìn)程fork一個(gè)子進(jìn)程后，使用exec函數(shù)來調(diào)用另外的可執(zhí)行程序代替當(dāng)前進(jìn)程的可執(zhí)行映像。

  進(jìn)程一旦調(diào)用exec函數(shù)后，相當(dāng)于將原有的進(jìn)程殺死，只保留進(jìn)程ID，對(duì)于系統(tǒng)而言，同樣的進(jìn)程，執(zhí)行的操作不一樣了。

• exec函數(shù)家族

  **int execl(const char path, const char arg, ...
  */ (char ) NULL /);

  **int execlp(const char file, const char arg, ...
  */ (char ) NULL /);

  **int execle(const char path, const char arg, ...
  */, (char ) NULL, char * const envp[] /);

  *int execv(const char path, char const argv[]);

  *int execvp(const char file, char const argv[]);

  **int execvpe(const char file, char const argv[],

  ? *char const envp[]);

• 例子：

  被調(diào)用的文件

  調(diào)用的文件

其他的

• 獲得進(jìn)程IDgetpid 獲得進(jìn)程IDgetppid

  • 設(shè)置用戶和用戶組

    • 設(shè)置有效用戶ID和實(shí)際用戶ID

      setpid

    • 設(shè)置實(shí)際組和有效組

      setgid

    若進(jìn)程具有root權(quán)限，則函數(shù)將實(shí)際用戶ID有效用戶ID設(shè)置為參數(shù)UID。

    若進(jìn)程沒有root權(quán)限，但UID為實(shí)際用戶，setuid只將有效用戶ID設(shè)為UID。

• 改變進(jìn)程的優(yōu)先級(jí)。

  nice函數(shù)

  函數(shù)	原型	作用
  nice	int nice(int increment)	改變程序的優(yōu)先級(jí)
  getpriority	int getpriority(int which, int who)	獲取文件優(yōu)先級(jí)
  setpriority	int setpriority(int which, int who, int prio)	設(shè)置文件優(yōu)先級(jí)