3.13-进程

进程

进程和程序

程序：编译好的二进制文件，不占用系统资源（内存）。
进程：活跃的程序，不消耗系统图资源（内存）。

MMU

PCB 进程控制块

本质：结构体：struct task_struct { … }
大致内容：
- 进程id
- 进程状态：初始态、就绪态、运行态、挂起态（阻塞）、中止态
- 进程切换时需要保存cpu寄存器值
- 当前工作目录
- umask 掩码
- 用户id，组id
- 文件描述符表
- 信号相关：未决信号集、信号屏蔽字
- 进程可以使用的资源上限

进程状态

就绪态：完成准备，等待 cpu 划分时间片，得以执行。
运行态：获取cpu时间片，正则运算。
挂起态：等待除 cpu 以外的其他资源。在这种进程状态，会主动放弃 cpu 使用权，提高系统 cpu 利用率。
停止态：正常、异常终止进程。

环境变量

使用命令 env 查看系统所有环境变量。
环境变量语法格式：名 = 值 : 值 : 值 …
echo $环境变量名

fork 函数

pid_t fork(void);
成功：
fork 之后会产生一个子进程。父子进程各自对 fork 函数做返回。父进程：返回子进程 id子进程：返回 0
失败：不产生子进程返回 -1

进程控制

ps aux | grep 关键字。——搜索系统中包含关键字的进程。
./a.out 进程的父进程 bash
系统调用和库函数的区别：
- 系统调用：访问内核数据结构，访问硬件资源二者之一。
- 库函数：二者均无。

fork 后父子进程异同

父子相同：

全局变量、.data、. text、栈、堆、环境变量、用户id、进程工作目录、宿主目录、信号处理方式……
父子不同：
进程id（pid）、fork 返回值、进程运行时间、父进程id、闹钟（定时器）、未决信号集。

读时共享，写时复制

fork后，对于父进程的用户空间的数据，系统采用读时共享，写时复制。
父子进程共享的：
1. 文件描述符（对应打开的文件结构体）
2. mmap 创建的映射区

exec函数族

工作原理：
- 将当前进程的.text、 .data … 替换为所要加载程序的 .text、data.　……，然后将进程从新的.text第一条指令开始执行。但进程 ID 不变。
工作特性：
- exec 函数族函数，一旦调用成功执行新程序，不会返回！只有调用失败才返回，错误值 -1，errno
- 通常使用时我们只需在execxxx()函数后，调用perror 和 exit，无需if判断。

execlp

p：PATH 的意思。该函数使用时，自动借助环境变量 PATH，寻找可执行程序。
- 可以用来调用系统的程序。

int execlp(const char *file, const char *arg, .../* (char  *) NULL */);
参数：参 1：待加载的程序名字。需要配合 PATH 使用。参 2：argv0 —— 可执行文件名参 3：argv1参 4：argv1...
返回值：成功：不返回失败：-1，errno
该函数通常用来调用系统函数。

execl

直接调用指定程序。

进程回收

fork 后的子进程，其父进程有义务在子进程结束时，回收该子进程。隔辈进程无回收挂关系。
进程终止
1. 关闭所有文件描述符
2. 释放用户空间分配的内存。
3. 进程的 pcb 残留在内核中。保存当前进程结束的状态（正常：退出值。异常。异常：终止其运行的信号编号）

孤儿进程

父进程先于子进程终止，子进程沦为”孤儿进程“。会被 init 进程领养。

僵尸进程

子进程终止，父进程未终止也未回收子进程。

wait 回收

只有父子进程之间存在回收关系，爷孙，叔侄进程不存在回收关系。

#include <sys/wait.h>pid_t wait(int *wstatus);
参：传出参数：回收进程的状态。
返回值；成功：回收进程pid失败：-1，erron

函数的作用：
1. 阻塞等待子进程退出（终止）。
2. 回收子进程残留在内核的 pcb。
3. 获取子进程的退出状态（正常、异常）。——传出参数：wstatus
回收子进程退出状态：
- 正常退出：
  - 判断 WIFEXITED(status) 为真。
  - 进一步是使用 WEXITSTATUS(status) 获取退出值。
- 异常退出：
  - 判断 WIFSIGNAL(status) 为真。
  - 进一步使用 WTERMSIG(status) 获取杀死子进程的信号的编号。

waitpid

pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options);
参数：pid：> 0:通过 pid 指定回收某一个子进程。-1：回收任意子进程。0：回收与父进程属于同一进程组的子进程。wstatus：传出参数，回收子进程状态。options：WNOHANG —— 指定回收方式为”非阻塞“。
返回值：> 0 :成功,回收的进程 pid0：函数调用时参 3 指定了 WNOHANG，而子进程没有结束。失败：-1，errno