进程的控制

什么是进程？

狭义上来说：进程是操作系统上运行的一个程序。

广义上来说：进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。

进程控制是进程管理中最基本的功能。它用于创建一个新进程，终止一个已完成的进程，或者去终止一个因出现某事件而使其无法运行下去的进程，还可负责进程运行中的状态转换。

Linux系统上进程的几种状态：

• 运行状态：进程正在运行，或者在运行队列中等待运行。
• 可中断等待状态：进程在等待某个事件的完成，在等待中不可以被信号或定时器唤醒，必须等待直到等待的事情发生。
• 僵死状态：进程已经终止，但是进程的描述符还在，直到父进程的wait函数释放。
• 停止状态：进程收到系统发出的信号（SIGSTOP SIFTOP SIGTIN SIGTOU ）之后停止运行或者该进程正在被跟踪（调试应用程序gdb，进程处于跟踪状态）。

进程的创建

进程的创建一是操作系统来创建。二是由父进程创建。

• 使用fork函数来分配一个新的进程。

  函数	函数头文件	函数原型	函数功能
  fork	#include<sys/types> & #include <unistd.h>	pid_t fork(void)	创建一个新的子进程，继承原有进程（父进程）的很多属性``(用户ID 组ID 当前工作环境 等等)
  vfork	#include<sys/types> & #include <unistd.h>	pid_t vfork(void)	类似fork但是使用vfork时系统会让子进程共享父进程的地址空间，父进程与子进程的操作互相可见。

  函数	相同	不同
  fork	都是创建一个子进程	占用资源的不同，fork占用较大的系统资源，fork一个新的进程会将父进程的很多都会复制，增大了消耗
  vfork		子进程完全运行在父进程的地址空间上，子进程对于父进程的改变都变得可见。

函数	相对于父进程来说
fork	父进程与子进程运行的顺序不一定，父进程与子进程运行的时候，两个会抢系统的调用时间。
vfork	子进程先比父进程运行，等子进程运行完之后，父进程再运行。

创建守护进程

什么是守护进程？这是一段来自维基百科的描述。

• 在一个多任务的电脑操作系统中，守护进程（英语：daemon）是一种在后台执行的电脑程序。此类程序会被以进程的形式初始化。守护进程程序的名称通常以字母“d”结尾：例如，syslogd就是指管理系统日志的守护进程。

  通常，守护进程没有任何存在的父进程（即PPID=1），且在UNIX系统进程层级中直接位于init之下。守护进程程序通常通过如下方法使自己成为守护进程：对一个子进程运行fork，然后使其父进程立即终止，使得这个子进程能在init下运行。这种方法通常被称为“脱壳”。

  系统通常在启动时一同起动守护进程。守护进程为对网络请求，硬件活动等进行响应，或其他通过某些任务对其他应用程序的请求进行回应提供支持。守护进程也能够对硬件进行配置（如在某些Linux系统上的devfsd），运行计划任务（例如cron），以及运行其他任务。

• Linux创建一个守护进程创建

孤儿进程与僵尸进程

• 当父进程先于子进程退出时，子进程会被init或这systemd接收为子进程。这一过程亦被称为收养，虽然有PID为1的系统进程当做父进程，但是创建他的父进程已经被系统回收了。

  Ubuntu 18.04 LTS的环境下时，收养的父进程为图形界面的进程。只有进入字符界面运行时，对应收养的父进程才为1

• 创建孤儿进程与孤儿进程

  #include <sys/types.h>
  #include <unistd.h>
  #include <sys/wait.h>
  #include <stdio.h>
  //孤儿进程，父进程先于子进程退出。
  int main(void){
      int pid;
      pid = fork();
      if(pid == 0){
          printf("I am child process.\n");
          sleep(5);
          //确保子进程后于父进程退出，子进程由系统收养并wait掉。
      }
      if(pid > 0){
          printf("I am father process.\n");
          sleep(1);
      }
      return 0;
  }
  #include <sys/types.h>
  #include <unistd.h>
  #include <sys/wait.h>
  #include <stdio.h>
  //孤儿进程，父进程先于子进程退出。
  int main(void){
      int pid;
      pid = fork();
      if(pid == 0){
          printf("I am child process.\n");
          exit(0);
      }
      //死循环，父进程没有使用wait函数等待子进程运行，没有人清理将是进程。
      if(pid > 0){
          printf("I am father process.\n");
          while(1){}
      }
      return 0;
  }
  

wait 和 waitpid

• wait 和 waitpid

  原型	作用
  pid_t wait(int *statloc);	父进程暂停，等待子进程结束
  pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options);	父进程暂停，等到特定的子进程结束

进程的退出

正常退出	异常退出
调用函数exit\_exit	调用about函数或者由系统发出signal退出。

exit()与_ecit()的区别

函数	区别
exit()	调用该函数后，系统会先执行一些清除操作，然后返还给内核。
_exit()	调用该函数后，马上抛给内核。

exit与return的区别

区别	操作
exit	exit用于结束一个程序
return	return用于函数，返回后回到调用的上一层函数

exit的参数，正常退出参数为0，异常退出参数为非零值。

执行新的程序

• 父进程fork一个子进程后，使用exec函数来调用另外的可执行程序代替当前进程的可执行映像。

  进程一旦调用exec函数后，相当于将原有的进程杀死，只保留进程ID，对于系统而言，同样的进程，执行的操作不一样了。

• exec函数家族

  **int execl(const char path, const char arg, ...
  */ (char ) NULL /);

  **int execlp(const char file, const char arg, ...
  */ (char ) NULL /);

  **int execle(const char path, const char arg, ...
  */, (char ) NULL, 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[]);

• 例子：

  被调用的文件

  调用的文件

其他的

• 获得进程IDgetpid 获得进程IDgetppid

  • 设置用户和用户组

    • 设置有效用户ID和实际用户ID

      setpid

    • 设置实际组和有效组

      setgid

    若进程具有root权限，则函数将实际用户ID有效用户ID设置为参数UID。

    若进程没有root权限，但UID为实际用户，setuid只将有效用户ID设为UID。

• 改变进程的优先级。

  nice函数

  函数	原型	作用
  nice	int nice(int increment)	改变程序的优先级
  getpriority	int getpriority(int which, int who)	获取文件优先级
  setpriority	int setpriority(int which, int who, int prio)	设置文件优先级