Linux高级编程 - 进程（Processes）

iceway

ALP(Advanced Linux Programming) Chapter 3 进程（Processes）

• 什么叫进程？一个程序运行的一个实例称为一个进程（A RUNNING INSTANCE OF A PROGRAM IS CALLED A PROCESS）

[color="#0000ff"]3.1进程的基本操作

• 进程的ID号
  
  • 每个进程有一个唯一的ID号，叫做pid（Process ID）。
    
  • 基本上每个进程都有一个父进程（单性繁殖），父进程的id是ppid （Parent Process ID）。当然也有例外，不然你告诉我最早的那个进程怎么来的？
    
  • ID号的类型是pid_t，pid和ppid可以分别通过系统函数getpid()和getppid()来得到。
  
  
• ps命令可以输出当前活动的进程，这个命令为了和Unix的命令相匹配，有很多的options。例如-e表示输出所有，-u表示输出指定user的进程，等等。
  
• 一个进程死了？无法退出了？如果你是windows用户，你一定会怀念Ctrl+Alt+Del。OK，其实在Linux下也很简单，用ps查到进程的PID，然后kill -9 PID，搞定。这里的9事实上是SIGKILL，也就是表示中止进程的signal。

[color="#0000ff"]3.2 进程的创建

• 进程的创建有两种方法。第一种，简单！便宜没好货，所以这种方法也低效，不安全。第二种复杂，但是灵活度高，高效，还安全。
  
  • 第一种，system。system函数事实上只是创建一个当前shell的子进程，然后在shell中执行你指定的程序。所以它的安全度和灵活度都受到当前shell的限制。
    
  • 第二种，fork+exec的组合。fork的任务就是copy当前的进程，生成一个完全一样的进程。exec的任务就是执行你指定的程序，exec之前进程中的所有数据都被清空，就像一个全新的进程一样。
  
  
• 进程调度，也就是哪个进程先执行，哪个进程后执行。在父进程和子进程直接没有必然的先后执行顺序。不过我们可以给进程指定优先级，优先级越高的越[color="#0000ff"]有可能先被执行（注意，是[color="#0000ff"]有可能，[color="#0000ff"]不是一定），所有进程的默认优先级都是0。
  
  • 用nice命令加上-n option来指定进程优先级。这里的option可以为负数，那意味着你降低了这个进程的优先级，降低优先级的操作需要有root权限。
    
  • 用renice命令给一个已经被nice过的进程重新指定优先级。

[color="#0000ff"]3.3 Signal

• Signal是一种Unix的机制，可以给进程发送一个signal来达到通讯以及控制的目的。（本来想把signal翻成信号，可惜信号量这个词被OS里面的semaphore给占用了，为了避免混淆，干脆不翻了）
  
• 我们可以把signal理解成为发送给进程的一个特别的消息，进程在收到signal之后，必须停下当前的代码马上处理之（类似于中断）。有三种处理方式：
  
  • 如果进程没有声明要处理该signal，则采取该signal的默认处理方式，通常是结束程序。
    
  • 进程可以声明忽略该signal（使用sigaction函数）
    
  • 进程可以声明处理该signal（使用sigaction函数），并提供一个signal处理函数。
  
  
• 虽然非常非常少见，但是有可能程序在执行signal处理函数的时候被另一个signal所打断，因此signal处理函数必须是线程安全的。
  
• Signal的例子：
  
  • SIGBUS：BUS出错
    
  • SIGSEGV：段错误（segmentation violation）
    
  • SIGPFE：浮点指针异常
    
  • SIGINT：中断signal，通常用户可以在程序执行过程中用Ctrl+C来向程序发送这个signal
    
  • SIGTERM：中止signal，通常结束一个程序，除非程序忽略该signal
    
  • SIGKILL：中止signal，总是结束一个程序，程序无法忽略该signal

[color="#0000ff"]3.4 进程的终结

• 一个进程可以有很多钟终结的方式，例如正常终结，被上面提到的各种signal终结。我们可以用kill函数来给一个进程发送signal，如kill (child_pid, SIGTERM)。
  
• 由于系统在调度父进程和子进程的时候没有一定的顺序，但有些时候父进程又需要等待子进程结束后再继续。怎么办？
  
  • 最简单的方法是使用wait函数，该函数会阻塞当前的进程，直到它的一个子进程结束（或者有错误发生）。
    
  • wait函数会返回子进程的exit code。
    
  • Linux还有其他更灵活的wait函数，例如waitpid，wait3，wait4等
  
  
• 假设父进程没有调用wait等待子进程，但此时子进程已经结束了。由于子进程必须等待父进程来收集它的结束信息，因此它不能够就这么完全结束了，它成为了一种新的形态：僵尸进程（zombie process，这么翻觉得别扭，还是继续用zombie吧）
  
  • 在子进程成为zombie process后，如果父进程调用了wait，则子进程从zombie形态退出，完全结束。
    
  • 如果父进程没有调用wait而直接结束，则zombie子进程会被Init进程接管（就是那个pid为1的著名进程），Init将做为zombie子进程的新父进程，负责收尾工作，子进程结束。
  
  
• 很显然，我想大部分的programmer都不想spawn一个子进程之后，父进程马上什么都不能做，只能傻傻的被阻塞在wait中等
  待子进程结束。万幸，我们可以通过signal来完成父进程对子进程的异步等待，子进程结束之后会向父进程发送一个SIGCHLD的signal，该
  signal的默认操作是什么事都不做，现在我们只需在这个signal的处理函数里面调用wait就万事大吉了。

               
               
               

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