Linux 进程

一、进程结构

       Linux系统是一个多进程的系统，进程之间具有并行性、互不干扰的特点。linux中进程包含PCB（进程控制块）、程序以及程序所操纵的数据结构集，可分为“代码段”、“数据段”和“堆栈段”。

              

二、init 进程

       进程ID为1通常是init进程，在自举过程结束时由内核调用。init进程绝不会终止。它是一个普通的用户进程(与交换进程不同，它不是内核中的系统进程)，但是它以超级用户特权运行。

 

三、子进程和fork函数

1、fork 函数

     #include <sys/types.h>

     #include <unistd.h>

     pid_t fork(void);

     返回：子进程中为0，父进程中为子进程I D，出错为-1

2、子进程创建

       子进程(child process)：由fork创建的新进程。该函数被调用一次，但返回两次。两次返回的区别是子进程的返回值是0，而父进程的返回值则是子进程的进程ID。

       一般来说，在fork之后是父进程先执行还是子进程先执行是不确定的。这取决于内核所使用的调度算法。

       使用fork函数得到的子进程是父进程的处继承了整个进程的地址空间，包括：进程上下文、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设置、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制、控制终端等。

       子进程与父进程的区别在于：

        1、父进程设置的锁（记录锁），子进程不继承

        2、各自的进程ID和父进程ID不同

        3、子进程的未决告警被清除；

        4、子进程的未决信号集设置为空集。

3、fork 系统调用注意点

       (1)、fork系统调用之后，父子进程将交替执行。

       (2)、如果父进程先退出，子进程还没退出那么子进程的父进程将变为init进程。（注：任何一个进程都必须有父进程）

       (3)、如果子进程先退出，父进程还没退出，那么子进程必须等到父进程捕获到了子进程的退出状态才真正结束，否则这个时候子进程就成为僵进程。

 

四、exit和_exit区别

(1)、exit和_exit用于中止进程；

(2)、_exit的作用：直接使进程停止运行，清除其使用的内存空间，并清除其在内核中的数据结构；

(3)、exit与_exit函数不同，exit函数在调用exit系统之前要检查文件打开情况把文件缓冲区的内容写回文件中去。如调用printf（）函数。

          

 

五、僵尸进程

1、概念

      当一个子进程结束运行时，它与其父进程之间的关联还会保持到父进程也正常地结束运行或者父进程调用了wait才告终止。进程表中代表子进程的数据项是不会立刻释放的，虽然不再活跃了，可子进程还停留在系统里，因为它的退出码还需要保存起来以备父进程中后续的wait调用使用。它将称为一个“僵进程”。

2、wait函数

       当一个进程正常或异常终止时，内核就向其父进程发送SIGCHLD信号。因为子进程终止是个异步事件(这可以在父进程运行的任何时候发生)，所以这种信号也是内核向父进程发的异步通知。父进程可以忽略该信号，或者提供一个该信号发生时即被调用执行的函数(信号处理程序)。对于这种信号的系统默认动作是忽略它。wait函数用于使父进程阻塞，直到一个子进程结束或者该进程接收到一个指定信号为止。

       调用wait或waitpid的进程可能会：阻塞(如果其所有子进程都还在运行)；带子进程的终止状态立即返回(如果一个子进程已终止，正等待父进程存取其终止状态)；出错立即返回(如果它没有任何子进程)。

3、waitpid

       对于waitpid的pid参数的解释与其值有关：(1)、pid== -1 等待任一子进程。于是在这一功能方面waitpid与wait等效。(2)、pid> 0 等待其进程I D与p i d相等的子进程。(3)、pid== 0 等待其组I D等于调用进程的组I D的任一子进程。(4)pid< -1 等待其组ID等于pid的绝对值的任一子进程。

4、wait 和waitpid 区别

(1)、在一个子进程终止前，wait使其调用者阻塞，而waitpid有一选择项，可使调用者不阻塞。

(2)、waitpid并不等待第一个终止的子进程—它有若干个选择项，可以控制它所等待的特定进程。

(3)、实际上wait函数是waitpid函数的一个特例。

 

六、守护进程

1、概念

       守护进程是在后台运行不受终端控制的进程；守护进程能自动转到后台并且脱离与终端的联系；Linux系统中一般有很多守护进程在后台运行，执行不同的管理任务

2、特性

     (1)最重要特性是后台运行；(2)守护进程必须与运行前的环境隔离开来；(3)守护进程的启动方式有其特殊之处；

3、运行环境

       包括未关闭的文件描述符，控制终端，会话和进程组，工作目录以及文件创建掩模等。这些环境通常是守护进程从执行它的父进程（特别是shell）中继承下来的。

4、启动方法

(1)、在系统启动时很多守护进程都是由系统初始化脚本启动。

(2)、这些脚本一般在/etc目录或以/etc/rc开头的目录下，它们的位置和内容依赖于具体的实现

(3)、许多网络服务器是由inetd超级服务器启动的，inetd是由系统初始化脚本启动的

(4)、cron守护进程按规则定期执行一些程序，由它启动的程序也以守护进程的方式运行，corn是由系统初始化脚本启动

(5)、不管是在前台还是在后台，守护进程也可以在用户终端上启动

5、守护进程编程实现

     (1)、使用fork创建子进程，父进程退出。子进程托孤于1号进程。目的：在形式上做到了与控制终端脱离关系

     (2)、使用setsid在子进程中创建新会话。理由：由于在调用fork函数，子进程全部拷贝了父进程的会话期，进程组，控制终端等，虽然父进程退出，但会话期、进程组，控制终端等并没有改变，因此这并不是真正的独立，而setsid函数能够进程完全独立出来，从而摆脱其他进程的控制。

     (3)、改变当前目录为根目录。如：chdir("/");

     (4)、重新设置文件权限掩码。如：umask(0);

     (5)、关闭文件描述符。如： for(i=0;i<3;i++) {close(i);}