LINUX系統(tǒng)編程之進(jìn)程

LINUX系統(tǒng)編程之進(jìn)程

一、操作系統(tǒng)職責(zé)：管理所有的資源，將不同的設(shè)備和不同的程序關(guān)聯(lián)起來(lái)。

二、系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)提供給用戶(hù)程序的一組特殊函數(shù)接口，用戶(hù)程序可以通過(guò)這組接口獲得系統(tǒng)內(nèi)核提供的服務(wù)，例如：打開(kāi)文件，關(guān)閉文件，讀寫(xiě)文件。

三、POSIX(Portable Operation System interface)

Linux中，應(yīng)用程序編程接口(API)遵循POSIX標(biāo)準(zhǔn)，用于保證應(yīng)用程序可以在源代碼一級(jí)上在多種操作系統(tǒng)上移植運(yùn)行。

四、系統(tǒng)調(diào)用按功能邏輯可分為：進(jìn)程控制、進(jìn)程間通信、文件系統(tǒng)控制、系統(tǒng)控制、內(nèi)存管理、網(wǎng)絡(luò)管理、socket控制、用戶(hù)管理。

通常用一個(gè)負(fù)的返回值表明錯(cuò)誤，0值表明成功可用perror打印出錯(cuò)信息

五、進(jìn)程

程序：可執(zhí)行文件（靜態(tài)），進(jìn)程：程序的執(zhí)行實(shí)例（動(dòng)態(tài)）

進(jìn)程的狀態(tài)：創(chuàng)建，調(diào)度，消亡

進(jìn)程擁有自己的環(huán)境和資源

用exec函數(shù)將程序由內(nèi)核讀入內(nèi)存使其執(zhí)行起來(lái)成為一個(gè)進(jìn)程

六、進(jìn)程的生命周期

創(chuàng)建

調(diào)度

就緒態(tài)：已具備執(zhí)行條件，等待分配CPU時(shí)間

執(zhí)行態(tài)：正在占用CPU

等待態(tài)：不具備某些執(zhí)行條件，無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行

消亡

七、PCB（進(jìn)程控制塊）

OS根據(jù)PCB對(duì)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程進(jìn)行控制和管理，系統(tǒng)在創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程時(shí)會(huì)開(kāi)辟一段內(nèi)存空間存放與此進(jìn)程相關(guān)的PCB數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

PCB中記錄了用于描述進(jìn)程進(jìn)展情況及控制進(jìn)程運(yùn)行所需的全部信息。

PCB是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志，linux中PCB存放在task_struct結(jié)構(gòu)體中，打開(kāi)/include/linux/sched.h可以找到task_struct 的定義

八、進(jìn)程控制

進(jìn)程號(hào)0~32767   0號(hào)調(diào)度進(jìn)程   1號(hào)init進(jìn)程

除調(diào)度進(jìn)程外，所有進(jìn)程都是由init進(jìn)程直接或間接創(chuàng)建的

PID進(jìn)程號(hào)getpid()   PPID父進(jìn)程號(hào)getppid()  PGID進(jìn)程組號(hào)getpgid()

九、文件描述符：以進(jìn)程為單位分配0-1023最小可用的描述符

十、進(jìn)程狀態(tài)轉(zhuǎn)換

CPU調(diào)度算法：優(yōu)先級(jí)，先來(lái)先調(diào)度，短時(shí)間優(yōu)先，時(shí)間片輪轉(zhuǎn)

umask掩碼，屏蔽文件權(quán)限

ps命令查看當(dāng)前進(jìn)程

十一、創(chuàng)建進(jìn)程 fork()  vfork()

1.fork()在子進(jìn)程中返回0，在父進(jìn)程中返回值大于0，調(diào)用fork()以后，源程序被復(fù)制了一份，兩份程序中只有fork()返回值不一樣，兩份程序同時(shí)執(zhí)行，順序不定，父子進(jìn)程物理地址不同，虛擬地址相同。

問(wèn)：如果一個(gè)程序同時(shí)執(zhí)行了三個(gè)fork()，它創(chuàng)建了幾個(gè)進(jìn)程

fork();1(0)

fork();2(0) 3(1)

fork();4(0) 5(1) 6(2) 7(3)

第一次調(diào)用，0號(hào)進(jìn)程創(chuàng)建了1號(hào)進(jìn)程

第二次調(diào)用，0號(hào)進(jìn)程創(chuàng)建了2號(hào)進(jìn)程，1號(hào)進(jìn)程創(chuàng)建了3號(hào)進(jìn)程

第三次調(diào)用，0號(hào)進(jìn)程創(chuàng)建了4號(hào)進(jìn)程，1號(hào)進(jìn)程創(chuàng)建了5號(hào)進(jìn)程，2號(hào)進(jìn)程創(chuàng)建了6號(hào)進(jìn)程，3號(hào)進(jìn)程創(chuàng)建了7號(hào)進(jìn)程

一共創(chuàng)建了2的n次方減一個(gè)進(jìn)程

2.vfork()一般配合exec使用，子進(jìn)程共用父進(jìn)程地址空間，保證子進(jìn)程先運(yùn)行，調(diào)用exec或exit后父進(jìn)程再運(yùn)行

exec函數(shù)族是進(jìn)程替換函數(shù)，將新的地址空間賦給原來(lái)的進(jìn)程，進(jìn)程號(hào)不變，新程序從main開(kāi)始運(yùn)行

exec只有失敗才返回，exec后面的代碼不執(zhí)行

但注意exec是一個(gè)函數(shù)族，有execlp,execvp,execle,execve等

只能用exit()結(jié)束子進(jìn)程，而return是返回到函數(shù)執(zhí)行的首地址

atexit(void (*function)(void))注冊(cè)退出處理函數(shù)

十二、輸入輸出緩沖區(qū)

系統(tǒng)調(diào)用無(wú)緩沖

標(biāo)準(zhǔn)IO庫(kù)函數(shù)輸入輸出為行緩沖

標(biāo)準(zhǔn)IO庫(kù)操作文件為全緩沖

十三、

僵尸進(jìn)程：子進(jìn)程結(jié)束而父進(jìn)程未調(diào)用wait()或waitpid()回收其資源

孤兒進(jìn)程：父進(jìn)程結(jié)束而子進(jìn)程未結(jié)束

守護(hù)進(jìn)程：特殊的孤兒進(jìn)程，脫離終端運(yùn)行在后臺(tái)

wait()/waitpid():等待子進(jìn)程結(jié)束并回收其資源

用ps查看進(jìn)程，kill+pid或pkill+進(jìn)程名結(jié)束進(jìn)程