LINUX 进 程 控 制_进linux程控制

用户08045119012
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1、进程简述

进程是一个动态的概念，它是一个运行着的程序，包含了进程的动态创建、调度和消亡的过程，是Linux 的基本调度单位。通过进程控制块（ PCB）来描述的。进程控制块包含了进程的描述信息、控制信息以及资源信息，它是 进程的一个静态描述。

  • 进程标识

    • OS 会为每个进程分配一个唯一的整型 ID， 做为进程的标识号(pid)。 进程除了自身的 ID 外， 还有父进程 ID(ppid),所有进程的祖先进程是同一个进程， 它叫做 init 进程， ID 为 1， init 进程是内核自举后的一个启动的进程。 init 进程负责引导系统、 启动守护（ 后台） 进程并且运行必要的程序。

      • 进程的 pid 和 ppid 可以分别通过函数 getpid()和 getppid()获得

  • 进程的用户 ID 与组 ID(进程的运行身份)

    • 进程在运行过程中， 必须具有一类似于用户的身份， 以便进行进程的权限控制， 缺省情况下， 哪个登录用户运行程序， 该程序进程就具有该用户的身份。

      • 真实用户 ID 和真实组 ID 可以通过函数getuid()和 getgid()获得。

      • 与真实 ID 对应， 进程还具有有效用户 ID 和有效组 ID 的属性， 内核对进程的访问权限检查时， 它检查的是进程的有效用户 ID 和有效组 ID， 而不是真实用户 ID 和真实组 ID。

      • 有效用户 id 和有效组 id 通过函数geteuid()和 getegid()获得。

  • s 权限提升 ，eg: a.out的可执行程序的文件所有者是 gotter，当执行
    chmod u+s a.out    （注意最后一个参数必须是可执行程序）后，此时已经提升权限

         之后， 我们切换用户ghaha，并运行程序 a.out，此时，进程的有效用户身份变为了              

         ghaha,而不是 gotter 了， 这是因为文件 a.out 的访问权限 的所有者可执行为设置    

         了 s 的属性， 设置了该属性以后， 用户运行 a.out 时,a.out 进程的有效用户 身份将

         不再是运行 a.out 的用户， 而是 a.out 文件的所有者。

    • 修改密码就是最典型的应用例子。

  • 粘滞位权限 T  ------只用于目录，当用户删除时，检查的是目录真实的拥有者，而不是写权限。

  • S 是 chmod u-x a.out 之后的显示效果，

  • t 是 chmod o+t dir1, 可用于多人合作共享，只能删除自己的文件夹，但可以查看别人的文件夹。

  • T 是 chmod o-x dir1 之后的效果，变成T后，其他用户就不能进来了

2、进程的状态

1、执行态： 该进程正在运行， 即进程正在占用 CPU。

2、就绪态： 进程已经具备执行的一切条件， 正在等待分配 CPU 的处理时间片。

3、等待态： 进程不能使用 CPU， 若等待事件发生（ 等待的资源分配到） 则可将其唤醒。

3、Linux 下的进程结构

Linux系统是一个多进程的系统，它的进程之间具有并行性、互不干扰等特点。也就是说，进程之 间是分离的任务，拥有各自的权利和责任。其中，每个进程都运行在各自独立的虚拟地址空间，因此， 即使一个进程发生了异常，它也不会影响到系统的其他进程。

  • Linux 中的进程包含 3 个段， 分别为“数据段”、 “代码段”和“堆栈段”。
    • “数据段”放全局变量、 常数以及动态数据分配的数据空间。 数据段分成普通数据段（包括可读可写/只读数据段，存放静态初始化的全局变量或常量） 、BSS 数据段（存放未初始化的全局变量） 以及堆（ 存放动态分配的数据） 。
      • “代码段”存放的是程序代码的数据。
      • “堆栈段”存放的是子程序的返回地址、 子程序的参数以及程序的局部变量等。

                                                    

4、Linux 下的进程管理

1、与进程管理相关的命令

        

注：

  • 进程 process： 是os的最小单元os会为每个进程分配大小为4g的虚拟内存空间， 其中 1g 给内核空间3g给用户空间｛ 代码区 数据区 堆栈区｝
  • ps –elf 查看所有的进程   ps –elLf 查看线程
  • ps -elf | grep 'aa'查找指定（aa） 进程
  • ps -aux 看%cpu(cpu 使用量) %mem（ 内存使用量） stat 状态｛ S 睡眠 T 暂停 R 运行 Z 僵尸}
  • [bg 作业 ID]可以将该进程带入后台运行
  • 利用 jobs 可以查看后台任务
  • fg 1 把后台任务带到前台， 这里的 1 表示作业 ID
  • kill -9 进程号表示向某个进程发送 9 号信号， 从而杀掉某个进程
  • renice 是改变优先级的  进程优先级有140个，从-40到99
  • 优先级默认值越低，其优先级越高。

2、进程的创建

     Linux 下有四类创建子进程的函数： system(), fork(), exec*(), popen()

  • system 函数  （也可以用来嵌脚本）

    • #include <stdlib.h>

      • int system(const char *string);

      • system 函数通过调用 shell 程序/bin/sh –c 来执行 string 所指定的命令， 该函数在内部是通过调用execve(“/bin/sh”,..)函数来实现的。 通过 system 创建子进程后， 原进程和子进程各自运行， 相互间关联较少。 如果 system 调用成功， 将返回 0。

  • fork 函数    （非常重要）

    • #include <unistd.h>

      • pid_t fork(void);

      • 它从已存在进程中创建一个新进程。 新进程为子进程，而原进程为父进程。 它和其他函数的区别在于： 它执行一次返回两个值。其中父进程的返回值是子进程的进程号，而子进程的返回值为0.若出错则返回-1.因此可以通过返回值来判断是父进程还是子进程。

      • **注意：**使用 fork 函数得到的子进程是父进程的一个复制品， 它从父进程继承了进程的地址空间， 包括进程上下文、 进程堆栈、 内存信息、 打开的文件描述符、 信号控制设定、 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，而子进程所独有的只有它的进程号、资源使用和计时器等。 通过这种复制方式创建出子进程后， 原有进程和子进程都从函数 fork 返回，各自继续往下运行， 但是原进程的 fork 返回值与子进程的 fork 返回值不同，在原进程中，fork返回子进程的pid,而在子进程中， fork 返回 0,如果 fork 返回负值， 表示创建子进程失败

  • exec 函数族

    • exec*由一组函数组成

      • int execl(const char *path, const char *arg, ...)

      • exec 函数族的工作过程与 fork 完全不同， fork 是在复制一份原进程， 而 exec 函数是用 exec 的第一个参数指定的程序覆盖现有进程空间（ 也就是说执行 exec 族函数之后， 它后面的所有代码不在执行）。

      • path 是包括执行文件名的全路径名

      • arg 是可执行文件的命令行参数， 多个用， 分割注意最后一个参数必须为 NULL。

  • popen 函数类似于 system 函数， 与 system 的不同之处在于它使用管道工作

    • #include <stdio.h>

      • FILE *popen(const char *command, const char *type);

      • int pclose(FILE *stream);

      • command 为可执行文件的全路径和执行参数；

      • type 可选参数为”r”或”w”,如果为”w”,则 popen 返回的文件流做为新进程的标准输入流，

      • 即 stdin，如果为”r”,则 popen返回的文件流做为新进程的标准输出流。

      • pclose 等待新进程的结束， 而不是杀新进程。

3、进程的控制

  • 如果父进程先于子进程退出， 则子进程成为孤儿进程， 此时将自动被 PID 为 1 的进程（ 即 init） 接管。 孤儿进程退出后， 它的清理工作有祖先进程 init 自动处理。

  • 如果子进程先退出， 系统不会自动清理掉子进程的环境， 而必须由父进程调用 wait 或waitpid 函数来完成清理工作， 如果父进程不做清理工作， 则已经退出的子进程将成为僵尸进程(defunct),在系统中如果存在的僵尸（ zombie） 进程过多， 将会影响系统的性能， 所以必须对僵尸进程进行处理。

#include <sys/types.h>

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

wait 和 waitpid 都将暂停父进程， 等待一个已经退出的子进程， 并进行清理工作；

wait 函数随机地等待一个已经退出的子进程， 并返回该子进程的 pid；

waitpid 等待指定 pid 的子进程； 如果为-1 表示等待所有子进程。

status 参数是传出参数， 存放子进程的退出状态；

通常用下面的两个宏来获取状态信息：

WIFEXITED(status) 如果子进程正常结束， 它就取一个非 0 值。 传入整型值，非地址

WEXITSTATUS(status) 如果 WIFEXITED 非零， 它返回子进程的退出码

options 用于改变 waitpid 的行为， 其中最常用的是 WNOHANG， 它表示无论子进程是 否退出都将立即返回， 不会将调用者的执行挂起。

eg:

if(WIFEXITED(status))

        {

            printf("the child exit value=%d\n",WEXITSTATUS(status));

        }else{

            printf("child crash\n");

        }

4、进程的终止

  进程的终止有 5 种方式：

  • main 函数的自然返回；
  • 调用 exit 函数
  • 调用_exit 函数
  • 调用 abort 函数
  • 接收到能导致进程终止的信号 ctrl+c SIGINT ctrl+\ SIGQUIT

     

     前 3 种方式为正常的终止， 后 2 种为非正常终止。 但是无论哪种方式， 进程终止时都     

     将执行相同的关闭打开的文件， 释放占用的内存等资源。

     

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