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php爱好者> php文档>嵌入式系统学习9-Linux进程控制

嵌入式系统学习9-Linux进程控制

时间：2009-03-08 来源：beauty2001

第 9 章 Linux进程控制

1、程序和进程

1.1 程序

程序(program)是存放在磁盘文件中的可执行文件。

1.2 进程和进程ID

程序的执行实例被称为进程(process)。本书的每一页几乎都会使用这一术语。某些操作

系统用任务表示正被执行的程序。每个linux进程都一定有一个唯一的数字标识符，称为进程ID(process ID)。进程ID总是一非负整数。

1.3 linux下的进程结构

Linux系统是一个多进程的系统，进程之间具有并行性、互不干扰的特点。

linux中进程包含3个段，分别为“代码段”、“数据段”和“堆栈段”。

代码段数据段堆栈段

“数据段”存放全局变量、常数以及动态数据分配的空间(malloc函数取得的空间)；

“代码段”存放程序代码；

“堆栈段”存放子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量。

1.3 init进程

 进程ID为1通常是init进程，在自举过程结束时由内核调用。

 init进程绝不会终止。

 它是一个普通的用户进程(与交换进程不同，它不是内核中的系统进程)，但是它以超级用户特权运行。

1.4 获取进程标识

 #include <sys/types.h>

 #include <unistd.h>

 pid_t getpid(void); 返回：调用进程的进程I D

 pid_t getppid(void); 返回：调用进程的父进程I D

 uid_t getuid(void); 返回：调用进程的实际用户I D

 uid_t geteuid(void); 返回：调用进程的有效用户I D

 gid_t getgid(void); 返回：调用进程的实际组I D

 gid_t getegid(void); 返回：调用进程的有效组I D

1.5 fork函数

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

返回：子进程中为0，父进程中为子进程I D，出错为-1

1.6 进程创建

由fork创建的新进程被称为子进程( childprocess)。

该函数被调用一次，但返回两次。两次返回的区别是子进程的返回值是0，而父进程的返回值则是子进程的进程ID。

一般来说，在f o r k之后是父进程先执行还是子进程先执行是不确定的。这取决于内核所使用的调度算法。

使用fork函数得到的子进程是父进程的处继承了整个进程的地址空间，包括：

进程上下文、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、信号控制设置、进程优先级、进程组号、当前工作目录、根目录、资源限制、控制终端等。

父、子进程之间的区别是：

 fork的返回值；

 进程I D、不同的父进程I D；

 子进程的t m s _ u t i m e , t m s _ s t i m e, t m s _ c u t i m e以及t m s _ u s t i m e

设置为0；

 父进程设置的锁，子进程不继承；

 子进程的未决告警被清除；

 子进程的未决信号集设置为空集。

Fork 例如：fork.c

cat fork.c

#include <sys/types.h>

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main(void)

{

pid_t result;

result = fork();

if(result == -1)

{

perror("fork");

exit;

}

else if(result == 0)

{

printf("The return value is %d\n In child process!!\n My PID is %d\n",result,getpid());

}

else

{

printf("The return value is %d\n In father process!!\n My PID is %d\n",result,getpid());

}

1.7 vfork函数

vfork函数的调用序列和返回值与fork相同，但两者的语义不同。

现在很多的实现并不做一个父进程数据段和堆的完全拷贝，因为在f o r k之后经常跟随着exec。作为替代，使用了在写时复制( copy-on-Write, COW)的技术。这些区域由父、子进程共享，而且内核将它们的存取许可权改变为只读的。如果有进程试图修改这些区域，则内核为有关部分，典型的是虚存系统中的“页”，做一个拷贝。如：uclinux中的进程创建。

1.8 exec函数

 在用f o r k函数创建子进程后，子进程往往要调用一种e x e c函数以执行另一个程序。

 当进程调用一种e x e c函数时，该进程完全由新程序代换，而新程序则从其m a i n函数

开始执行。因为调用e x e c并不创建新进程，所以前后的进程I D并未改变。e x e c只是用另一个新程序替换了当前进程的正文、数据、堆和栈段。

#include <unistd.h>

int execl(const char * pathname, const char * arg 0, ... /* (char *)0 */);

int execv(const char * pathname, char *const a rgv [] );

int execle(const char * pathname, const char * a rg 0, .../* (char *)0, char *const e n v p [] */);

int execve(const char * pathname char *const a rgv [], char *const envp [] );

int execlp(const char * pathname, const char * a rg 0, ... /* (char *) 0 */);

int execvp(const char * pathname, char *const a rgv [] );

六个函数返回：若出错则为- 1，若成功则不返回

参数表的传递有关( l表示表( list )，v 表示矢量( vector ) )；

e：可传递新进程环境变量，execle、execve；

p：可执行文件查找方式为文件名，execlp、execvp；

例如：execlp.c, execl.c, execle.c,execve.c

cat execlp.c

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main()

{

if(fork()==0)

{

if(execlp("ps","ps","-ef",NULL)<0)

perror("execlp error!");

}

return 0;

}

cat execl.c

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main()

{

if(fork()==0)

{

if(execl("/bin/ps","ps","-ef",NULL)<0)

perror("execl error!");

}

return 0;

}

cat execle.c

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main()

{

char *envp[]={"PATH=/tmp","USER=sunq",NULL};

if(fork()==0)

{

if(execle("/bin/env","env",NULL,envp)<0)

perror("execle error!");

}

return 0;

}

vi execve.c

#include <unistd.h>

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

int main()

{

char *arg[]={"env",NULL};

char *envp[]={"PATH=/tmp","USER=sunq",NULL};

if(fork()==0){

if(execve("/bin/env",arg,envp)<0)

perror("execve error!");

}

return 0;

}

1.9 exit和_exit

exit和_exit用于中止进程；

_exit的作用：直接使进程停止运行，清除其使用的内存空间，并清除其在内核中的数据结构；

exit与_exit函数不同,exit函数在调用exit系统之前要检查文件打开情况把文件缓冲区的内容写回文件中去。如调用printf()函数。

1.10 wait和waitpid函数

当一个进程正常或异常终止时，内核就向其父进程发送SIGCHLD信号。因为子进程终止是个异步事件(这可以在父进程运行的任何时候发生)，所以这种信号也是内核向父进程发的异步通知。父进程可以忽略该信号，或者提供一个该信号发生时即被调用执行的函数(信号处理程序)。对于这种信号的系统默认动作是忽略它。wait函数用于使父进程阻塞，直到一个子进程结束或者该进程接收到一个指定信号为止。

调用wait或waitpid的进程可能会：

 阻塞(如果其所有子进程都还在运行)。

 带子进程的终止状态立即返回(如果一个子进程已终止，正等待父进程存取其终止状态)。

 出错立即返回(如果它没有任何子进程)

#include <sys/types.h>

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int * status) ;

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

两个函数返回：若成功则为子进程I D号，若出错则为-1.

Status选项，为空时，代表任意状态结束的子进程，若不为空，则代表指定状态结束的子进程

wait和waitpid函数的区别：

在一个子进程终止前, wait 使其调用者阻塞,而waitpid 有一选择项，可使调用者不阻塞.

waitpid并不等待第一个终止的子进程—它有若干个选择项，可以控制它所等待的特定进程。

实际上wait函数是waitpid函数的一个特例.

对于waitpid的p i d 参数的解释与其值有关:

pid == -1 等待任一子进程. 于是在这一功能方面waitpid与wait等效.

pid > 0 等待其进程I D与p i d 相等的子进程.

pid == 0 等待其组I D等于调用进程的组I D的任一子进程.

pid < -1 等待其组I D等于p i d 的绝对值的任一子进程.

Waitpid函数提供了wait函数没有提供的三个功能:

(1) waitpid等待一个特定的进程(而w a i t则返回任一终止子进程的状态).

(2) waitpid提供了一个w a i t的非阻塞版本。有时希望取得一个子进程的状态，但不想阻塞。

(3) waitpid支持作业控制(以WUNTRACED选择项).

例如：waitpid.c

2. 守护进程

2.1 概述

守护进程( daemon)是生存期长的一种进程。它们常常在系统引导装入时起动，在系统关闭时终止.因为它们没有控制终端，所以说它们是在后台运行的。linux系统有很多守护进程，它们执行日常事物活动.

2.2 守护进程特征

 所有守护进程都以超级用户(用户I D为0)的优先权运行。

 没有一个守护进程具有控制终端—终端名称设置为问号(？)、终端前台进程组I D设置为－1。缺少控制终端可能是精灵进程调用了s e t s i d的结果。

 除u p d a t e以外的所有精灵进程都是进程组的首进程，对话期的首进程，而且是这些进程组和对话期中的唯一进程。u p d a t e是它所在进程组和对话期(中的唯一进程，但是该进程组的首进程(可能也是该对话期的首进程)已经终止。

 所有这些守护进程的父进程都是i n i t进程。

2.3 守护进程编程规则(5步)

(1)创建子进程，父进程退出：首先做的是调用fork，然后使父进程e x i t。这样做实现了下面几点：第一，如果该守护进程是由一条简单s h e l l命令起动的，那么使父进程终止使得s h e l l认为这条命令已经执行完成。第二，子进程继承了父进程的进程组I D，但具有一个新的进程I D，这就保证了子进程不是一个进程组的首进程。这对于下面就要做的setsid调用是必要的前提条件。

(2)调用setsid以创建一个新的会话，并担任该会话组的组长。调用setsid作用有三个：

(a)成为新对话期的首进程，

(b)成为一个新进程组的首进程，

(c)脱离控制终端。(会话组是一个或多个进程组的集合)

setsid()函数格式：

＃include <sys/types.h>

＃include <unist.h>

Pid_t setsid(void)

函数成功时返回该进程组ID, 出错时返回-1

(3)改变当前目录为根目录chdir(“/”);

从父进程继承过来的当前工作目录可能在一个mnt的文件系统中。因为守护进程通常在系统再引导之前是一直存在的，所以如果守护进程的当前工作目录在一个mnt文件系统中，那么该文件系统就不能被拆卸。

(4)重设文件权限掩码 umask(0);