Linux学习总结（六）——进程

2016-12-16

进程是一个程序的一次执行的过程，它包括程序的创建，执行，调度，消亡。从宏观上讲进程是并行的，但微观层面是串行的。

一、进程的概念

进程和程序的区别：
程序是静态的，它是一些保存在磁盘上的指令的有序集合，没有任何执行的概念。
进程是一个动态的概念，它是程序执行的过程，包括创建、调度。
常见的进程可以分为三类：

交互进程
该类进程是由shell控制和运行的。
- 前台进程
  例如：./a.out，既可以有输入，也可以有输出
- 后台进程
  例如：./a.out &, 只有输出，没有输入
批处理进程
守护进程
该类进程在后台运行。它一般在Linux启动时开始执行，系统关闭时才结束。它是提供服务的进程。

二、进程的运行状态

运行态：此时进程或者正在运行，或者准备运行。
等待态：此时进程在等待一个事件的发生或某种系统资源。又分为可中断和不可中断两种。
停止态：此时进程被中止。使用 ctrl + Z 时进程的状态。
僵尸态：这是一个已终止的进程，但还在进程向量数组中占有一个task_struct结构。

代码	英文	解释
D	uninterruptible sleep (usually IO)	不可中断的睡眠态
R	running or runnable (on run queue)	运行态
S	interruptible sleep (waiting for an event to complete)	可中断睡眠态
T	stopped, either by a job control signal or because it is being traced.	停止态
X	dead (should never be seen)	死亡态，不可见
Z	defunct (“zombie”) process, terminated but not reaped by its parent.	僵尸态
	For BSD formats and when the stat keyword is used, additional characters may be displayed:
<	high-priority (not nice to other users)	高优先级
L	has pages locked into memory (for real-time and custom IO)
N		低优先级
s	is a session leader	回话组的组长
l	is multi-threaded (using CLONE_THREAD, like NPTL pthreads do)	进程中包含线程
+	is in the foreground process group.	前台进程

三、进程的创建

pid_t fork(void);
功能：创建子进程
返回值：成功时，在父亲进程中得到子进程进程号，在子进程中得到0；出错返回-1。

子进程，精确复制了父亲进程的内容，包括父亲进程的缓存区也拷贝。除了父亲进程pid。。
子进程从 fork 之后，pid 赋值之前进行执行的。

pid_t getpid(void);
功能：得到正在调用此函数进程的进程号

pid_t getppid(void);
功能：得到正在调用此函数进程父亲的进程号

四、子进程的回收

pid_t wait(int *status);
功能：阻塞等待任意的儿子进程的结束，回收儿子进程的资源
返回值：成功返回子进程的进程号，失败返回-1;

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
功能：等待指定的子进程的结束
参数：
pid > 0 等待指定的 pid 进程的结束；pid = -1等待任意的一个子进程的结束；
status 子进程退出的状态标识位
options 为 WNOHANG 不阻塞，返回 0（没有回收到），pid号（成功回收到）；为 0 阻塞，失败返回 -1 ，成功返回 pid号
返回值：就是上面的情况

僵尸进程：当父进程存在，子进程退出，父进程没有给子进程回收资源，子进程就变成了僵尸进程（task_struct 资源没有被释放）。

如何避免僵尸的产生？

父亲先死，儿子活着，此时儿子进程 /init 进程收养。不会产生僵尸。（父亲的尸体由 bash 给回收，儿子以后再死的话，init 进程收尸）
父亲活着，儿子先死，父亲调用 wait函数进行收尸，所以没有僵尸产生。

五、进程的退出

void _exit(int status);
功能：结束正在调用的进程，程序结束前不刷新缓存区

void exit(int status);
功能：结束正在调用的进程，程序结束前会刷新缓存区

六、exec 函数族

功能：在一个进程中，启动执行另外一个进程。没有产生新的进程，
将这个进程中img 镜像，替换掉原来执行进程的img 镜像。
l ：参数以列表形式，展现出来。
v ：参数以数组形式表现。
e ：可传递新进程的环境变量。
p ：执行文件查找方式为文件名。

七、守护进程的创建

创建子进程，父进程退出。fork();
在子进程中创建新会话。pid_t setsid(void);
改变当前目录为根目录。int chdir(const char *path);
重设文件权限掩码。umask(0);
关闭文件描述符。int getdtablesize(void);

一个完整的创建守护进程的代码如下所示：

void init_demon(void) {
  int pid;
  int i;
  //创建子进程,关闭父进程
  if(pid=fork()) {
    exit(0)；
  } else if (pid< 0) {
    perror("fail to fork");
    exit(1);
  }
	//设置会话组组长
  setsid();
  if(pid=fork())
    exit(0);
  else if(pid< 0)
    exit(1);
	//关闭打开的文件描述符, 改变工作目录到/tmp, 重设文件创建掩模
  for(i=0;i< getdtablesize();++i)
    close(i);
  chdir("/tmp");
  umask(0);
}