进程的定义

  • 从用户的角度来看，进程是一个程序的动态执行过程。是一个把静态程序文件加载进内存、分配资源、执行、调度和消亡的过程。
  • 从操作系统的角度来看，进程是资源分配的基本单位。进程需要占用CPU资源以执行程序指令；而除了需要占用CPU资源以外，进程还需要占据存储资源来保存状态。进程需要保存的内容包括数据段、代码段、堆、栈以及其他内存空间，进程也需要占用资源管理打开的文件、挂起的信号、内核内部数据、处理器状态、存在内存映射的内存空间以及执行线程，而执行线程的信息则包含程序计数器、栈和寄存器状态。

常用函数

  1. fork()

    • 创建子进程

      pid_t pid = fork();
if(pid == 0){//子进程
}else{//父进程
}
简便方法：
if(fork()==0){ 
}else{
}

    • 父子进程对同一个文件不会共享读写位置。

  1. exec

    • exec是一系列的系统调用。它们通常适用于在fork之后，用于在当前进程的上下文中加载并运行一个新的程序。

    • 当进程执行到exec系统调用的时候，它会将传入的指令来取代进程本身的代码段、 数据段、栈和堆，然后将PC指针重置为新的代码段的入口。 但进程的 PID 保持不变。

    • execl()

      定义：
int execl(const char *path, const char *arg0, ... /*, (char *)0 */);
     
用法：
execl("/home/snow/code/test/11_process/05_test", "./05_test", "1", "2",(char *)0);
// path参数表示可执行文件路径
// 函数名当中的l表示列表list的含义，它要求传入可变数量的参数，并且每个参数对应一个命令行参数，最后以0结尾
// 如果执行成功，它不会返回到原来的程序，因为原程序的执行内容已被新程序替换。如果有返回值意味着出现了错误，将返回-1

    • execv()

      定义：
int execv(const char *path, char *const argv[]);
     
用法：
execv("/home/snow/code/test/11_process/05_test", args);
// 函数名当中的v表示向量vector的含义，它要求传入一个指针数组，数组中的每个元素指向同一个字符串的不同位置

    • 函数原型

      int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg,..., char * const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execvpe(const char *file, char *const argv[],char *const envp[]);
                     
//path：可执行文件的路径名字
//arg：可执行程序所带的参数，第一个参数为可执行文件名字，没有带路径且arg必须以NULL结束
//file：如果参数file中包含/，则就将其视为路径名，否则就按 PATH环境变量，在它所指定的各目录中搜寻可执行文件。
//返回值：exec函数族的函数执行成功后不会返回，调用失败时，会设置errno并返回-1，然后从原程序的调用点接着往下执行。
//p：使用文件名，并从PATH环境进行寻找可执行文件
//v：应先构造一个指向各参数的指针数组，然后将该数组的地址作为这些函数的参数。
//e：多了envp[]数组，使用新的环境变量代替调用进程的环境变量

      ps：实际上，system函数以及从bash或者是其他shell启动进程的本质就是fork+exec

  1. exit

    • _Exit、_exit 和 exit 都是用于立即终止进程的函数，但它们在处理进程终止时的行为上有所不同：

      • 当调用 _exit和_Exit的时候，进程会直接终止返回内核，
      • 而exit函数则会首先执行终止处理程序，然后清理标准IO （就是把所有打开的流执行一次fclose ），最后再终止进程回到内核。

    • 在进程阶段，进程总共有5种终止方式，其中3种是正常终止，还有2种是异常终止：

      终止方式 终止情况
      main函数中调用return 正常
      调用exit函数 正常
      调用_Exit函数或者_exit函数 正常
      调用abort函数 异常
      接收到引起进程终止的信号 异常

进程控制

  1. 孤儿进程（没啥危害）
    • 子进程还存在，父进程就退出了，此时子进程自动被PID为1的进程收养。
  2. 僵尸进程（有危害）
    • 子进程退出但是父进程未调用wait或waitpid函数进行清理，则仍占用一个进程表条目，若产生大量僵尸进程，进程表耗尽，则无法创建新进程。

  3. wait()

    • 随机地等待一个已经退出的子进程，返回该子进程的PID，并进行清理回收子进程资源工作。
    • wait是一个阻塞函数, wait会一直阻塞直到等到一个结束的子进程, 解除阻塞.(前提是有子进程，没有子进程的时候, 直接返回-1)
    • wait(int *wstatus);参数用于存储进程的退出状态，若不关心可以为NULL

  4. waitpid()

    • 指名道姓的wait()

    • pid_t waitpid( pid_t pid, // 指定等待的PID的子进程 int *wstatus, // 存储进程的退出状态 int options // 修改 waitpid 的行为的选项 );

    • pid参数:

      • pid参数可以控制支持更多种模式的等待方式。
      PID数值 效果
      < -1 等待进程PID和pid绝对值的进程
      == -1 等待任一个子进程, 等价于wait()
      == 0 等待同一进程组的任意子进程
      > 0 等待指定PID的进程（此为正常情况，即直接写pid）

守护进程

  1. 用户组与权限

    • 进程在运行过程中必须具有用户身份，以便于内核进行进程的权限控制。在默认情况下，程序进程拥有启动用户的身份。
      • 假设当前登录用户为A，他运行了任意一个程序, 无论是不是他创建的，则程序在运行过程中就具有A的身份，该进程的用户ID和组ID分别为A和A所属的组，其ID和组ID就被称为进程的真实用户ID和真实组ID。
      • 真实用户ID和真实组ID可以通过函数getuid()和getgid()获得。

    • 进程除了真实用户ID和真实组ID以外, 进程还具有有效用户ID和有效组ID的概念。

      • 当系统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。
      • 默认情况下，用户的有效用户ID和真实用户ID是相同的，有效组ID和真实组ID是相同的。
      • 有效用户ID和 有效组ID通过函数geteuid()和getegid()获得。

    ps: 拓展

    // 更改文件或目录的所有者和所属组
sudo chown root:root 文件
// 增加用户s权限
sudo chmod u+s 文件
    1. 守护进程
      • 一直运行在后台，如日志记录，系统监控
      • 守护进程的创建流程
        • 父进程创建子进程，然后让父进程终止。
        • 在子进程当中创建新会话。
        • 修改当前工作目录为根目录。
        • 重设文件权限掩码为0，避免创建文件的权限受限。
        • 关闭不需要的文件描述符，比如0、1、2。

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