进程组

进程组的概念

当我们使用以下命令查与进程相关的属性时，会看到一个叫PGID的属性：

ps ajx

它标识某一个进程属于哪个进程组。

进程组是一个进程或者多个进程的集合。每一个进程组有唯一的PGID，它是一个正整数，和PPID和PID一样，可以在C语言中用pid_t类型表示。

例如，在终端中执行如下命令：

sleep 1000 | sleep 2000 | sleep 3000

使用ps查看:

ps ajx | head -1 && ps ajx | grep -v 'grep' | grep sleep

这三个进程的PPID也就是父进程都是一样的，也就是-bash进程，所以这三个sleep进程是兄弟进程，它们同属于一个进程组。

就算只有一个进程，它也会自成一个进程组：

组长进程

组长进程就是进程组中的第一个创建的进程（按照时间），如果这个进程组中就只有一个进程，那么它就是进程组中的组长。

当进程组中的组长终止后，这个进程组并不会终止，要等到这个进程组中的最后一个进程终止，它才会终止。

代码验证1：使用下面代码先验证，C语言fork子进程，父进程和子进程属于一个进程组，且父进程是组长进程。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{pid_t id = fork();if(id == 0)//子进程执行{while(1){printf("i am child,my pid is %d\n",getpid());sleep(1);}}while(1);return 0;
}

运行结果：

代码验证2：当组长进程结束，进程组并不会立即终止，而是等这个组中所有的进程终止后再终止：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{pid_t id = fork();if(id == 0)//子进程执行{while(1){printf("i am child,my pid is %d\n",getpid());sleep(1);}}return 0;
}

运行结果：

会话

会话的概念

会话可以看作是多个进程组的集合，一个会话会有多个进程组，会话也会有唯一的会话ID。

一般来说，会话中的第一个进程组是-bash对应的进程组，会话ID等于该-bash进程组的组ID。

通常来说，进程组可以由以下方式创建：

1. 通过管道创建兄弟进程，这些兄弟进程是一个进程组
2. 父进程fork子进程，父子进程是一个进程组。

会话ID

上面我们提到了会话ID,会话ID就是该会话中首进程的进程ID或者说是首进程的组ID。（就是-bash进程的进程ID，-bash进程总是会首进程，也是会首进程的组长进程）。

控制终端

控制终端的概念

在Linux/类Uinx系统中，控制终端通常与会话关联。即一个会话对应一个控制终端。

当用户通过一个终端登录系统，会得到一个首进程shell进程，这个终端成为shell进程的控制终端，由于有关控制终端的信息存储在进程PCB中，后续的其它进程都是通过shell进程fork的，所以其它进程的控制终端也都是这个控制终端。

实际上控制终端是一个逻辑概念，每个控制终端都对应一个终端文件。这些文件被称为终端文件或tty设备文件。

在Linux中，终端文件在/dev/pts路径下：

ls /dev/pts

实验验证：实验步骤如下。

1. 终端1，循环执行以下脚本指令：

    while :;do ls -l /dev/pts;sleep 1;echo "~~~~~~~~~~~~~~~~~";done
   

2. 不断创建新的终端，观察打印的终端文件是否增多。

3. 关闭打开的终端，观察打印的终端文件是否减少。

实验现象如下：

控制终端的作用

1. 信号发送：可以通过特定的组合键向前台进程组发送信号，比如Ctrl+C发送SIGINT信号来中断当前操作，或者Ctrl+Z发送SIGTSTP暂停一个进程。

2. 输入输出：控制终端为进程提供标准输入、输出和错误流。大多数情况下，这些流直接对应于用户的键盘输入和屏幕显示。

   • 什么意思呢，就是我们向键盘输入一个内容都会显示在控制终端上，printf等往显示器打印的函数，打印的内容也会显示到终端上。因为**当进程启动时，如果没有特别指定其他的输入输出目的地（重定向），其标准输入、输出和错误流默认就会关联到控制终端对应的设备文件上。**云服务器上文件描述符0、1、2指向的文件：

     

   • 虚拟机中（也类似）：

     

3. 作业控制：允许用户管理属于当前shell会话的不同任务（作业）。这包括将作业放到后台执行或从前台恢复执行。作业和前台后台进程的概念我们稍后会谈。

会话、终端、bash三者的关系

Linux中的shell进程叫做bash，当用户通过xshell等ssh远程登录客户端中的终端登录后，这个终端成为bash进程的控制终端，而这个终端中的所有进程组（前台和后台）构成一个会话（当你登录系统并启动bash时，实际上就开启了一个新的会话。），画图来表示就是下面这样：

前台进程与后台进程

概念

前台进程和后台进程都是进程，唯一区别就是前台进程可以通过终端接收用户的输入，同时也可以接收来自用户的命令（ctrl C、ctrl Z），前台进程还可以将输出输入到显示器（也就是终端上）。但是后台进程则不同，它不直接与用户交互，即它们不接受键盘输入，也不将输出直接显示给用户（除非特别配置）。

特点

1. 前台进程：
   • 独占性：同一终端，同一时刻，只能有一个进程或进程组。这意味着前台进程对输入输出有独占性。
   • 用户交互：前台进程可以直接通过终端与用户进行交互。这意味着它可以接受用户的输入，并将其显示在屏幕上。通常用户输入的命令，就是在前台运行。
   • 信号响应：前台进程组可以接收到某些类型的信号，比如通过按下Ctrl+C发送的SIGINT中断信号来终止当前操作。这是前台进程的一个重要特性，允许用户直接控制正在运行的程序。
2. 后台进程：
   • 并发执行：多个后台进程可以同时执行（并发是看似同时执行，实则轮询执行），一个终端可以有多个后台作业同时执行。
   • 无需与用户交互：不接收用户的输入，也不会将输出直接显示给用户。
   • 信号限制：ctrl C等命令无法作用于后台进程，要使用kill、killall等命令。

查看当前终端的后台进程

命令jobs可以查看当前终端的后台进程，它会显示每个后台作业的作业号和状态。

jobs

选项-l:添加 -l 选项后，jobs 命令不仅显示基本的作业信息，还会额外列出每个作业的进程ID（PID）。

前台进程与后台进程的切换

1. 前台进程切换为后台进程：

   • 方法1：在执行一个程序时，在后面加上&。

     

   • 方法2：ctrl Z暂停某个正在执行的前台进程，它将被切为后台进程：

     

   • 方法3：当某个子进程的父进程结束，它还在运行时它就会变成孤儿进程。无法通过ctrl C命令终止它的运行，因为孤儿进程被init（SID、PID为1）进程收养，但可以通过kill、killall命令终止它。可以认为这是一种特殊情况。

2. 后台进程切换为前台进程：

   • 使用命令fg（foreground的缩写）将后台进程切换为前台进程：

     fg 作业号
     

     

   • 扩展命令bg，这个命令可以将暂停的命令继续在后台运行。

     bg
     

   `