Linux中多进程（多线程）编程

多进程编程

一、复制进程映像的fork系统调用

1）

父进程返回子进程的PID，子进程返回0

2）写时拷贝

子进程与父进程代码完全一致，同时它还会复制父进程的数据（堆数据，栈数据及静态数据），采用写时拷贝技术，只有在任一进程对数据进行了读写操作时，拷贝才会发生。

 二、exec 系列系统调用

  在子进程中执行其他程序，即替换当前进程映像                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

1） 系统调用exec是以新的进程去代替原来的进程，但进程的PID保持不变。

因此，可以这样认为，exec系统调用并没有创建新的进程，只是替换了原来进程上下文的内容。原进程的代码段，数据段，堆栈段被新的进程所代替。

一个进程主要包括以下几个方面的内容:

(1)一个可以执行的程序

(2) 与进程相关联的全部数据(包括变量，内存，缓冲区)

(3)程序上下文(程序计数器PC,保存程序执行的位置)

 

exec 是一个函数簇，由6个函数组成，分别是以excl和execv打头的。具体如下:

execl (const char* filepath,const char* arg1,char*arg2......)

execlp (const char*filename,const char*arg1,const char*arg2..... )

execle (const char*filepath,const char*arg1,const char*arg2,.....,char* cons envp[])

execv  (const char* filepath,char* argv[])

execvp (const char* filename,char* argv[])

execve (const char* filepath,char*argv[],char* const envp[])

path参数制定可执行文件的完整路径，file参数可以接收文件名，envp参数用于设置新程序的环境变量，只有execve是真正意义上的系统调用，其它都是在此基础上经过包装的库函数。

一般情况下，exec函数是不返回的，出错返回-1.若没有出错，则原程序中exec调用之后的代码都不会执行 ，因为此时源程序已经被exec的参数制定的程序完全替代

exec函数不会关闭源程序打开的文件描述符的

三、处理僵尸进程

见关于进程的笔记

多线程编程(Linux下)  <pthread.h>

一、线程模型

线程是程序中完成一个独立任务的完整执行序列，是一个可调度的实体

内核线程，运行在内核空间，油内核来调度；用户线程运行在用户空间，由线程库来调度；内核线程相当于用核线程运行的的容器。

一个进程可以包含M个内核线程和N个用户线程，M<=N

线程的实现分为：

完全在用户空间实现：优点：无需内核干涉不占用额外的内核资源；缺点：对于多处理器系统，一个进程的多个线程无法运行在不同的CPU上

完全由内核调度      双层调度（充分利用多次处理器的优势）

二、创建线程和结束线程

1、创建线程：

int  pthread_create(pthread_t*  thread, const  pthread_attr_t* arr,  void* (*start_routine)(void*), void  arg);

2、退出线程：void   pthread_exit(void *retval);

3、回收其他线程：int  pthread_join(pthread_t  thread, void **retval);

一直阻塞直到被回收的线程结束为止

4、取消该线程：int  pthread_cancel(pthread_t  thread);  //成功返回0

三、用于线程同步的机制：POSIX信号量    互斥量   条件变量

1、信号量

2、互斥锁

1）

pthread_mutex_lock：加锁操作，如果目标锁已被锁上，将会阻塞，直到解锁

pthread_mutex_unlock：解锁操作，如果此时有其他线程正在等待这个互斥锁，则这些线程中的某一个将会获得它

pthread_mutexattr_t  结构体定义了一整套完整的互斥锁属性

互斥锁的两种常用属性：pshared(指定是否允许跨进程共享互斥锁)  

type（制定互斥锁的类型：普通锁、检错锁、嵌套锁、默认锁）

2）死锁：指两个或者两个以上的进程在执行过程中，因为争夺资源而造成的一中互相等待的现象，若无外力作用，他们都将无法推进下去

产生死锁的原因：

1）因为系统资源不足

2）进程运行推进的顺序不合适

3）资源分配不当等

产生死锁的必要条件：

1）互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用

2）请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放

3）不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺

4）循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源

死锁的处理方法：

1）预防死锁：破坏产生死锁的四个必要条件众多的一个或几个，可能会导致系统资源利用率和吞吐量降低

2）避免死锁：在资源的动态分配过程中，用某种方法去防止系统进入不安全状态

3）检测死锁：此方法允许系统在运行过程中发生死锁。但可通过系统所设置的检测机构，及时地检测出死锁的发生，并精确地确定与死锁有关的进程和资源，然后采取适当措施，从系统中将已发生的死锁清除掉。

4）解除死锁 ：撤销或挂起一些进程，以便回收一些资源，再将这些资源分配给已处于阻塞状态的进程，使之转为就绪状态，以继续运行。

死锁：1）在一个线程中对一个已经加锁的普通锁再次加锁

          2）两个线程按照不同的顺序来申请两个互斥锁

3、条件变量：用于在线程之间同步共享数据的值

当某个共享数据达到某个值的时候，唤醒等待这个共享数据的线程

四、多线程环境

1、可重入函数：如果一个函数能被多个线程调用且不发生竞态条件，则是线程安全的，即是可重入函数

2、线程和进程

在多线程环境中，提供pthread_atfork函数，确保fork调用后父进程和子进程都拥有一个清楚地锁状态（见P302）

明确的将一个信号发送给指定的线程：int  pthread_kill(pthread_t  thread,  int  sig);