无涯教程-进程 - 子进程监控

正如我们所看到的，每当我们使用fork从程序创建子进程时，都会发生以下情况-

当前进程成为父进程
新进程成为子进程

如果父进程比子进程提前完成任务然后退出，会发生什么?现在谁将成为子进程的父进程?子进程的父进程是init进程，它是启动所有任务的第一个进程。

为了监视子进程的执行状态，检查子进程是正在运行还是已停止或检查执行状态等，使用wait()系统调用。

让我们考虑一个示例程序，其中父进程不等待子进程，这导致init进程成为子进程的新父进程。

文件名:parentprocess_nowait.c

#include<stdio.h>int main() {int pid;pid = fork();//Child processif (pid == 0) {system("ps -ef");sleep(10);system("ps -ef");} else {sleep(3);}return 0;
}

编译和执行步骤

UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root          1      0  0 Jan20 ?        00:00:00 /bin/sh /usr/bin/mysqld_safe
mysql       101      1  0 Jan20 ?        00:04:41 /usr/libexec/mysqld --basedir=/usr --datadir=/var/lib/mysql --plugin-dir=/usr/lib64/mysql/plugin --user=mysql --log-error=/var/log/mariadb/mariadb.log --pid-file=/run/mariadb/mariadb.pid --socket=/var/lib/mysql/mysql.sock
3108506    5445      0  0 Jan22 ?        00:01:19 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
4688328    5446      0  0 Jan22 ?        00:01:19 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
4688328   21894      0  0 Jan22 ?        00:01:19 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
3108506   21895      0  0 Jan22 ?        00:01:19 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
4688328   27309      0  0 Jan22 ?        00:00:00 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
3108506   27311      0  0 Jan22 ?        00:00:00 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
8295652   32407      0  0 Jan20 ?        00:00:39 /sbin/klogd -c 1 -x -x
4688328   49830      0  0 Jan20 ?        00:00:18 /sbin/klogd -c 1 -x -x
3108506   50854      0  0 Jan20 ?        00:00:18 /sbin/klogd -c 1 -x -x
4688328   64936      0  0 Jan22 ?        00:00:59 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
3108506   64937      0  0 Jan22 ?        00:00:59 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
4688328   67563      0  0 Jan22 ?        00:00:59 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
7528790   80536      0  0 Jan20 ?        00:01:09 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
6327201   80542      0  0 Jan20 ?        00:01:09 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
4688328   82050      0  0 Jan22 ?        00:01:59 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
3108506   82051      0  0 Jan22 ?        00:01:59 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
7528790   84116      0  0 Jan20 ?        00:00:27 /sbin/klogd -c 1 -x -x
7528790   84136      0 19 Jan20 ?        21:13:48 /sbin/klogd -c 1 -x -x
7528790   84140      0  0 Jan20 ?        00:00:28 /sbin/klogd -c 1 -x -x
7528790   87629      0  0 Jan20 ?        00:00:39 /sbin/klogd -c 1 -x -x
7528790   87719      0  0 Jan20 ?        00:00:27 /sbin/klogd -c 1 -x -x
8023807  164138      0  0 05:41 ?        00:00:00 main
8023807  164897 164138  0 05:41 ?        00:00:00 ps -ef

以下是监视子进程的系统调用的变体-

wait()
waitpid()
waitid()

wait() 函数调用将等待子进程之一终止，并在缓冲区中返回其终止状态，如下所述。

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>pid_t wait(int *status);

此调用成功返回终止子进程的进程ID，失败返回-1。 wait()调用暂停当前进程的执行，并无限期等待，直到其子进程之一终止。

让我们修改前面的程序，以便父进程现在等待子进程。

文件名:parentprocess_waits.c

#include<stdio.h>int main() {int pid;int status;pid = fork();//Child processif (pid == 0) {system("ps -ef");sleep(10);system("ps -ef");return 3; //exit status is 3 from child process} else {sleep(3);wait(&status);printf("In parent process: exit status from child is decimal %d, hexa %0x\n", status, status);}return 0;
}

编译和执行步骤

UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root          1      0  0 Jan20 ?        00:00:00 /bin/sh /usr/bin/mysqld_safe
mysql       101      1  0 Jan20 ?        00:04:42 /usr/libexec/mysqld --basedir=/usr --datadir=/var/lib/mysql --plugin-dir=/usr/lib64/mysql/plugin --user=mysql --log-error=/var/log/mariadb/mariadb.log --pid-file=/run/mariadb/mariadb.pid --socket=/var/lib/mysql/mysql.sock
3108506    5445      0  0 Jan22 ?        00:01:19 [/sbin/klogd -c ] <defunct>
8023807  191762      0  0 05:47 ?        00:00:00 sh -c cd /home/cg/root/8023807; timeout 10s main
8023807  191768 191762  0 05:47 ?        00:00:00 timeout 10s main
8023807  191769 191768  0 05:47 ?        00:00:00 main
8023807  191770 191769  0 05:47 ?        00:00:00 main
8023807  192193      0  0 05:47 ?        00:00:00 sh -c cd /home/cg/root/8023807; timeout 10s main
8023807  192199 192193  0 05:47 ?        00:00:00 timeout 10s main
8023807  192200 192199  0 05:47 ?        00:00:00 main
8023807  192201 192200  0 05:47 ?        00:00:00 main
8023807  192202 192201  0 05:47 ?        00:00:00 ps -ef

wait() 系统调用具有局限性，例如它只能等到下一个子进程的退出。如果我们需要等待特定的子进程，则不能使用wait()，可以使用waitpid()系统调用。

waitpid() 系统调用将等待指定的子进程终止，并在缓冲区中返回其终止状态，如下所述。

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

上面的调用在成功时返回终止子进程的进程ID，在失败时返回-1。 waitpid()系统调用暂停当前进程的执行，并无限期等待，直到指定的子进程终止为止。

默认情况下，waitpid()系统调用仅等待终止的子进程，但是可以使用选项参数修改此默认行为。

现在，让我们以一个程序为例，等待带有其进程ID的特定进程。

/*文件名:waitpid_test.c * /

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>int main() {int pid;int pids[3];int status;int numprocesses = 0;int total_processes = 3;while (numprocesses < total_processes) {pid = fork();//Child processif (pid == 0) {printf("In child process: process id is %d\n", getpid());sleep(5);return 4;} else {pids[numprocesses] = pid;numprocesses++;printf("In parent process: created process number: %d\n", pid);}}//Waiting for 3rd child processwaitpid(pids[total_processes - 1], &status, 0);if (WIFEXITED(status) != 0) {printf("process %d exited normally\n", pids[total_processes - 1]);printf("exit status from child is %d\n", WEXITSTATUS(status));} else {printf("process %d not exited normally\n", pids[total_processes - 1]);}return 0;
}

编译并执行后，输出如下。

In child process: process id is 32528
In parent process: created process number: 32528
In child process: process id is 32529
In parent process: created process number: 32528
In parent process: created process number: 32529
In child process: process id is 32530
In parent process: created process number: 32528
In parent process: created process number: 32529
In parent process: created process number: 32530
process 32530 exited normally
exit status from child is 4

现在，让我们检查waitid()系统调用。该系统调用等待子进程更改状态。

#include <sys/wait.h>int waitpid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options);

上面的系统调用等待子进程更改状态，此调用将挂起当前/调用进程，直到其任何子进程更改其状态为止。参数" infop"用于记录子进程的当前状态。如果进程已更改其状态，则此调用将立即返回。

idtype的值可以是以下任一个-

P_PID - 等待任何进程ID等于id的子进程。
P_PGID - 等待任何子进程，其进程组ID等于id。
P_ALL - 等待任何子进程，并且id被忽略。
WCONTINUED - 返回已停止并已继续的任何子代的状态。
WEXITED - 等待进程退出。
WNOHANG - 立即返回。
WSTOPPED - 等待接收到信号的任何子进程停止，并返回状态。

如果由于其子项之一的状态更改而返回并且使用WNOHANG，则此调用返回0。如果出现错误，它将返回–1，并设置适当的错误编号。

/*文件名:waitid_test.c * /

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>int main() {int pid;int pids[3];int status;int numprocesses = 0;int total_processes = 3;siginfo_t siginfo;while (numprocesses < total_processes) {pid = fork();//Child processif (pid == 0) {printf("In child process: process id is %d\n", getpid());sleep(5);return 2;} else {pids[numprocesses] = pid;numprocesses++;printf("In parent process: created process number: %d\n", pid);}}//Waiting for 3rd child processstatus = waitid(P_PID, pids[total_processes - 1], &siginfo, WEXITED);if (status == -1) {perror("waitid error");return 1;}printf("Info received from waitid is: ");printf("PID of child: %d, real user id of child: %d\n", siginfo.si_pid, siginfo.si_uid);return 0;
}

执行并编译上述程序后，输出如下。

In child process: process id is 35390
In parent process: created process number: 35390
In child process: process id is 35391
In parent process: created process number: 35390
In parent process: created process number: 35391
In child process: process id is 35392
In parent process: created process number: 35390
In parent process: created process number: 35391
In parent process: created process number: 35392
Info received from waitid is: PID of child: 35392, real user id of child: 4581875

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