linux進(jìn)程和線程編程

Linux進(jìn)程和線程編程1、Linux中的進(jìn)程相關(guān)概念2、Linux中的進(jìn)程的創(chuàng)建3、Linux中的進(jìn)程的管理和守護(hù)進(jìn)程6.1進(jìn)程的概述時(shí)間和空間是計(jì)算機(jī)的兩個(gè)概念，操作系統(tǒng)將者兩個(gè)概念實(shí)現(xiàn)為文件和進(jìn)程。進(jìn)程是一個(gè)可以獨(dú)立的可有OS調(diào)度的活動(dòng)。進(jìn)程是一個(gè)抽象實(shí)體，當(dāng)它執(zhí)行的時(shí)候需要OS分配資源。進(jìn)程是一個(gè)正在執(zhí)行的程序。進(jìn)程是一個(gè)程序的一次執(zhí)行。進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序關(guān)于某個(gè)數(shù)據(jù)集合的一次運(yùn)行活動(dòng)。它是操作系統(tǒng)動(dòng)態(tài)執(zhí)行的基本單元，在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中，進(jìn)程既是基本的分配單元，也是基本的執(zhí)行單元6.1進(jìn)程的概述進(jìn)程的概念主要有兩點(diǎn)：第一，進(jìn)程是一個(gè)實(shí)體。每一個(gè)進(jìn)程都有它自己的地址空間，一般情況下，包括文本區(qū)域（textregion）、數(shù)據(jù)區(qū)域（dataregion）和堆棧（stackregion）。文本區(qū)域存儲(chǔ)處理器執(zhí)行的代碼；數(shù)據(jù)區(qū)域存儲(chǔ)變量和進(jìn)程執(zhí)行期間使用的動(dòng)態(tài)分配的內(nèi)存；堆棧區(qū)域存儲(chǔ)著活動(dòng)過程調(diào)用的指令和本地變量。第二，進(jìn)程是一個(gè)“執(zhí)行中的程序”。程序是一個(gè)沒有生命的實(shí)體，只有處理器賦予程序生命時(shí)，它才能成為一個(gè)活動(dòng)的實(shí)體，我們稱其為進(jìn)程。進(jìn)程是操作系統(tǒng)中最基本、重要的概念。是多道程序系統(tǒng)出現(xiàn)后，為了刻畫系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)的動(dòng)態(tài)情況，描述系統(tǒng)內(nèi)部各道程序的活動(dòng)規(guī)律引進(jìn)的一個(gè)概念,所有多道程序設(shè)計(jì)操作系統(tǒng)都建立在進(jìn)程的基礎(chǔ)上。原因原因原因原因操作系統(tǒng)引入進(jìn)程的概念的原因:從理論角度看，是對(duì)正在運(yùn)行的程序過程的抽象；從實(shí)現(xiàn)角度看，是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，目的在于清晰地刻劃動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的內(nèi)在規(guī)律，有效管理和調(diào)度進(jìn)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主存儲(chǔ)器運(yùn)行的程序。6.1.1進(jìn)程的描述進(jìn)程的種類交互進(jìn)程：由一個(gè)Shell啟動(dòng)的進(jìn)程，交互進(jìn)程既可以在前臺(tái)運(yùn)行，也可以在后臺(tái)運(yùn)行。

批處理進(jìn)程：這種進(jìn)程和終端沒有聯(lián)系，是一個(gè)進(jìn)程序列。監(jiān)控進(jìn)程：也稱守護(hù)進(jìn)程，Linux系統(tǒng)啟動(dòng)是啟動(dòng)的進(jìn)程，并在后臺(tái)運(yùn)行。進(jìn)程不但包括程序指令和數(shù)據(jù)，還包括程序計(jì)數(shù)器和CPU的所有寄存器及其存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)的進(jìn)程堆棧。Linux是一個(gè)多進(jìn)程OS，其他進(jìn)程必須等到當(dāng)前正在執(zhí)行的進(jìn)程交出CPU的控制權(quán)后才能被內(nèi)核調(diào)度執(zhí)行。當(dāng)正在運(yùn)行的進(jìn)程等待其他系統(tǒng)資源時(shí)，linux內(nèi)核獲得CPU的控制權(quán)，并將CPU分配給其他正在等待的進(jìn)程，內(nèi)核中的調(diào)度算法決定將CPU分配給那個(gè)進(jìn)程。內(nèi)存是計(jì)算機(jī)的敏感資源，熟練掌握對(duì)內(nèi)存的操作是一個(gè)程序員的必備素質(zhì)。數(shù)據(jù)的內(nèi)部存儲(chǔ)方式：大小端法在c中，不同的數(shù)據(jù)類型占用的空間是不同的，例如char類型占用1個(gè)字節(jié)，而int占用4個(gè)字節(jié)高785634低12345612786.1.1進(jìn)程的描述-進(jìn)程內(nèi)存管理-數(shù)據(jù)內(nèi)部存儲(chǔ)時(shí)間和空間是計(jì)算機(jī)的兩個(gè)基本的概念，操作系統(tǒng)將這兩個(gè)概念實(shí)現(xiàn)未進(jìn)程和文件，。進(jìn)程ID是一個(gè)進(jìn)程的基本屬性，其作用類似與人的身份證號(hào)，根據(jù)進(jìn)程ID用戶可以精確的定位一個(gè)進(jìn)程，一個(gè)標(biāo)識(shí)符對(duì)應(yīng)于一個(gè)進(jìn)程，，多個(gè)進(jìn)程標(biāo)識(shí)符可以對(duì)應(yīng)于一個(gè)程序。進(jìn)程標(biāo)識(shí)符的類型是pit_t，他是一個(gè)無符號(hào)整數(shù)。進(jìn)程標(biāo)識(shí)符1進(jìn)程標(biāo)識(shí)符2進(jìn)程標(biāo)識(shí)符3進(jìn)程1進(jìn)程2進(jìn)程3程序2程序16.1.1進(jìn)程的描述-進(jìn)程標(biāo)識(shí)符進(jìn)程ID使用PS查看當(dāng)前進(jìn)程ps-u[用戶名]

第一列是進(jìn)程id最后一列是對(duì)應(yīng)的程序名稱6.1.1進(jìn)程的描述-進(jìn)程標(biāo)識(shí)符進(jìn)程IDLinux操作系統(tǒng)包括三種不同類型的進(jìn)程，每種進(jìn)程都有自己的特點(diǎn)和屬性。交互進(jìn)程——由一個(gè)shell啟動(dòng)的進(jìn)程。交互進(jìn)程既可以在前臺(tái)運(yùn)行，也可以在后臺(tái)運(yùn)行（人機(jī)交互）。批處理進(jìn)程——這種進(jìn)程和終端沒有聯(lián)系，是一個(gè)進(jìn)程序列（多個(gè)進(jìn)程）。監(jiān)控進(jìn)程（也稱守護(hù)進(jìn)程）——Linux系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)的進(jìn)程，并在后臺(tái)運(yùn)行。6.1.1進(jìn)程的描述-Linux進(jìn)程分類運(yùn)行狀態(tài)：此時(shí)進(jìn)程或者正在運(yùn)行或者準(zhǔn)備運(yùn)行等待狀態(tài)：此時(shí)進(jìn)程在等待一個(gè)事件的發(fā)生或者某種系統(tǒng)資源停止?fàn)顟B(tài)：此時(shí)進(jìn)程已經(jīng)被終止死亡狀態(tài)：這是一個(gè)停止的進(jìn)程，但是在進(jìn)程向量數(shù)組中占有一個(gè)task_struct結(jié)構(gòu)R(TASK_RUNNING)，可執(zhí)行狀態(tài)S(TASK_INTERRUPTIBLE)，可中斷的睡眠狀態(tài)。D(TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中斷的睡眠狀態(tài)。s進(jìn)程的領(lǐng)導(dǎo)者+前臺(tái)進(jìn)程6.2.1Linux進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)每一個(gè)進(jìn)程有6個(gè)重要的ID，分別是進(jìn)程ID、父進(jìn)程ID、有效用戶ID、有小組ID、實(shí)際用戶ID和實(shí)際組ID。這六個(gè)ID保存在內(nèi)核中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，有些時(shí)候用戶程序需要用到這些ID。例如在/proc文件系統(tǒng)下每個(gè)進(jìn)程有一個(gè)目錄，里面存放進(jìn)程的相關(guān)信息，當(dāng)進(jìn)程要讀取這些文件時(shí)，應(yīng)該先得到當(dāng)前進(jìn)程的ID才能確定進(jìn)入那一個(gè)進(jìn)程相關(guān)的子目錄，由于這些ID存儲(chǔ)在內(nèi)核之中，因此linux提供一組專門的接口函數(shù)訪問這些ID值。Linux環(huán)境下使用getpid和getppid函數(shù)獲得進(jìn)程和父進(jìn)程的ID，其函數(shù)原型如下：#include<unistd.h>Pid_tgetpid(void)pid_tgetppid(void)函數(shù)成功返回進(jìn)程的id，失敗返回-1，6.2.1Linux進(jìn)程標(biāo)識(shí)符Linux環(huán)境下使用getuid和geteuid函數(shù)獲得進(jìn)程用戶ID，其函數(shù)原型如下：#include<unistd.h>uid_tgetuid(void)uid_tgeteuid(void)函數(shù)成功返回進(jìn)程的用戶id，失敗返回-1.Linux環(huán)境下使用getgid和getegid函數(shù)獲得進(jìn)程用戶組ID，其函數(shù)原型如下：#include<unistd.h>gid_tgetgid(void)gid_tgetegid(void)函數(shù)成功返回進(jìn)程的用戶id，失敗返回-1，Pid_t類型參看/usr/include/bits/types.h實(shí)際就是int類型6.2.1Linux進(jìn)程標(biāo)識(shí)符每6.2.1Linux進(jìn)程標(biāo)識(shí)符啟動(dòng)進(jìn)程和調(diào)度進(jìn)程1手動(dòng)啟動(dòng)：用戶直接輸入shell命令后回車直接啟動(dòng)進(jìn)程前臺(tái)啟動(dòng)：用戶輸入一個(gè)shell命令后按回車就啟動(dòng)給一個(gè)前臺(tái)進(jìn)程后臺(tái)啟動(dòng)：在shell命令后加入一個(gè)“&”符號(hào)再按回車鍵就可以啟動(dòng)一個(gè)后臺(tái)作業(yè)。6.2.2Linux進(jìn)程標(biāo)識(shí)符啟動(dòng)進(jìn)程的前后臺(tái)切換1bg命令（background）格式bg[作業(yè)號(hào)]功能：將前臺(tái)作業(yè)切換到后臺(tái)運(yùn)行，若沒有指定的作業(yè)則將當(dāng)前作業(yè)切換到后臺(tái)例如使用vi編輯文件f1然后用ctrl+Z組合掛起vi再切換到后臺(tái)6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程前后臺(tái)切換3．Fg掛起程序作用：fg命令使一個(gè)被掛起的進(jìn)程在前臺(tái)執(zhí)行。格式：fg－[job-spec][job-spec]：后臺(tái)任務(wù)號(hào)碼。說明：fg命令和bg命令是相對(duì)應(yīng)的。如果想查看后臺(tái)程序運(yùn)行情況，可以使用fg命令把它調(diào)回前臺(tái)查看。bg命令可以使多個(gè)進(jìn)程放到后臺(tái)中執(zhí)行。6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令作用：ps命令主要查看系統(tǒng)中進(jìn)程的狀態(tài)。格式：ps[選項(xiàng)]主要選項(xiàng)如下。-A：顯示系統(tǒng)中所有進(jìn)程的信息。-e：顯示所有進(jìn)程的信息。-f：顯示進(jìn)程的所有信息。-l：以長格式顯示進(jìn)程信息。-r：只顯示正在運(yùn)行的進(jìn)程。-u：顯示面向用戶的格式（包括用戶名、CPU及內(nèi)存使用情況等信息）。-x：顯示所有非控制終端上的進(jìn)程信息。-p：顯示由進(jìn)程ID指定的進(jìn)程的信息。-t：顯示指定終端上的進(jìn)程的信息。6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-ps說明：要對(duì)進(jìn)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制，首先要了解當(dāng)前進(jìn)程的情況，也就是需要查看當(dāng)前進(jìn)程。ps命令就是最基本、也是非常強(qiáng)大的進(jìn)程查看命令。根據(jù)顯示的信息可以確定哪個(gè)進(jìn)程正在運(yùn)行、哪個(gè)進(jìn)程被掛起、進(jìn)程已運(yùn)行了多久、進(jìn)程正在使用的資源、進(jìn)程的相對(duì)優(yōu)先級(jí)，以及進(jìn)程的標(biāo)志號(hào)（PID）。所有這些信息對(duì)用戶都很有用，對(duì)于系統(tǒng)管理員來說更為重要。使用"ps－aux"命令可以獲得終端上所有用戶的有關(guān)進(jìn)程的所有信息，下面結(jié)合圖4-8講解進(jìn)程的基本信息6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-psUSER表示啟動(dòng)進(jìn)程用戶。PID表示進(jìn)程標(biāo)志號(hào)。%CPU表示運(yùn)行該進(jìn)程占用CPU的時(shí)間與該進(jìn)程總的運(yùn)行時(shí)間的比例。%MEM表示該進(jìn)程占用內(nèi)存和總內(nèi)存的比例。VSZ表示占用的虛擬內(nèi)存大小，以KB為單位。RSS為進(jìn)程占用的物理內(nèi)存值，以KB為單位。TTY表示該進(jìn)程建立時(shí)所對(duì)應(yīng)的終端，"?"表示該進(jìn)程不占用終端。STAT表示進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)，包括以下幾種代碼：D，不可中斷的睡眠；R，就緒（在可運(yùn)行隊(duì)列中）；S，睡眠；T，被跟蹤或停止；Z，終止（僵死）的進(jìn)程，Z不存在，但暫時(shí)無法消除；W，沒有足夠的內(nèi)存分頁可分配；<高優(yōu)先序的進(jìn)程；N，低優(yōu)先序的進(jìn)程；L，有內(nèi)存分頁分配并鎖在內(nèi)存體內(nèi)（實(shí)時(shí)系統(tǒng)或I/O）。START為進(jìn)程開始時(shí)間。TIME為執(zhí)行的時(shí)間。COMMAND是對(duì)應(yīng)的命令名。6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-pstop命令顯示進(jìn)程top命令用來顯示系統(tǒng)當(dāng)前的進(jìn)程狀況。格式：top[選項(xiàng)]主要選項(xiàng)如下。d：指定更新的間隔，以秒計(jì)算。q：沒有任何延遲的更新。如果使用者有超級(jí)用戶，則top命令將會(huì)以最高的優(yōu)先序執(zhí)行。c：顯示進(jìn)程完整的路徑與名稱。S：累積模式，會(huì)將已完成或消失的子進(jìn)程的CPU時(shí)間累積起來。s：安全模式。i：不顯示任何閑置（Idle）或無用（Zombie）的進(jìn)程。n：顯示更新的次數(shù)，完成后將會(huì)退出top。6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-topnice命令改變權(quán)限優(yōu)先級(jí)作用：nice命令可以改變程序執(zhí)行的優(yōu)先權(quán)等級(jí)。格式：nice[-n<優(yōu)先等級(jí)>][--help][--version][命令]主要選項(xiàng)如下。-n<優(yōu)先等級(jí)>或-<優(yōu)先等級(jí)>或--adjustment=<優(yōu)先等級(jí)>：設(shè)置欲執(zhí)行的命令的優(yōu)先權(quán)等級(jí)。等級(jí)的范圍從-20～19，其中-20為最高，19為最低。--help：在線幫助。說明：應(yīng)用程序優(yōu)先權(quán)值的范圍從-20～19，數(shù)字越小，優(yōu)先權(quán)就越高。一般情況下，普通應(yīng)用程序的優(yōu)先權(quán)值（CPU使用權(quán)值）都是0，如果讓常用程序擁有較高的優(yōu)先權(quán)等級(jí)，自然啟動(dòng)和運(yùn)行速度都會(huì)快些。需要注意的是普通用戶只能在0～19之間調(diào)整應(yīng)用程序的優(yōu)先權(quán)值，只有超級(jí)用戶有權(quán)調(diào)整更高的優(yōu)先權(quán)值（從-20～19）。例如：nice–n1ls>1.txt6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-nicerenice命令修改優(yōu)先級(jí)作用：renice命令允許用戶修改一個(gè)正在運(yùn)行的進(jìn)程的優(yōu)先權(quán)。格式：renicepriority[[-p]pids][[-g]pgrps][[-u]users]主要選項(xiàng)如下。priority：優(yōu)先等級(jí)-ppids：改變?cè)摮绦虻膬?yōu)先權(quán)等級(jí)，此參數(shù)為預(yù)設(shè)值。-gpgrps：使用程序群組名稱，修改所有隸屬于該程序群組的程序的優(yōu)先權(quán)。-uuser：指定用戶名稱，修改所有隸屬于該用戶的程序的優(yōu)先權(quán)。說明：renice命令可重新調(diào)整正在執(zhí)行的程序的優(yōu)先權(quán)等級(jí)。默認(rèn)是以程序識(shí)別碼指定程序，調(diào)整其優(yōu)先權(quán)，也可以指定程序群組或用戶名稱調(diào)整優(yōu)先權(quán)等級(jí)，并修改所有隸屬于該程序群組或用戶的程序的優(yōu)先權(quán)。等級(jí)范圍從-20～19，只有超級(jí)用戶可以改變其他用戶程序的優(yōu)先權(quán)和設(shè)置負(fù)數(shù)等級(jí)。普通用戶只能對(duì)自己所有的進(jìn)程使用renice命令。應(yīng)用實(shí)例如下:將進(jìn)程PID為987及32的進(jìn)程與進(jìn)程擁有者為daemon及root的優(yōu)先級(jí)別號(hào)加1：#renice+1987–udaemonroot–p326.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-Renicesleep命令暫停進(jìn)程作用：sleep命令的功能是使進(jìn)程暫停執(zhí)行一段時(shí)間。格式：sleepnumber[選項(xiàng)]主要選項(xiàng)如下。number：時(shí)間長度，后面可接s、m、h或d。s：以秒為單位。m：以分鐘為單位。h：以小時(shí)為單位。d：以天為單位。說明：如果沒有指定時(shí)間，以秒為單位。此命令大多用于shell程序設(shè)計(jì)中，使兩條命令執(zhí)行之間停頓指定的時(shí)間。應(yīng)用實(shí)例如下。下面的命令使進(jìn)程先暫停60秒，然后查看哪個(gè)用戶登錄到系統(tǒng)中：#sleep60;who6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-sleepkill命令殺掉進(jìn)程作用：kill命令終止一個(gè)進(jìn)程。格式：kill[-ssignal|-p][-a]pid…kill-l[signal]主要選項(xiàng)如下。-s：指定發(fā)送的信號(hào)。-p：模擬發(fā)送信號(hào)。-l：指定信號(hào)的名稱列表。pid：要終止的進(jìn)程的ID號(hào)。signal：表示信號(hào)。6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-kill說明：kill可將指定的信息送至程序。預(yù)設(shè)的信息為SIGTERM（15），可將指定程序終止。若仍無法終止該程序，可使用SIGKILL（9）信息嘗試強(qiáng)制刪除程序。kill命令的工作原理是，向Linux系統(tǒng)的內(nèi)核發(fā)送一個(gè)系統(tǒng)操作信號(hào)和某個(gè)程序的進(jìn)程標(biāo)志號(hào)，然后系統(tǒng)內(nèi)核就可以對(duì)進(jìn)程標(biāo)志號(hào)指定的進(jìn)程進(jìn)行操作。當(dāng)需要中斷一個(gè)前臺(tái)進(jìn)程的時(shí)候，通常使用Ctrl+C組合鍵；但是對(duì)于一個(gè)后臺(tái)進(jìn)程，就不是一個(gè)組合鍵所能解決的了，這時(shí)就必須使用kill命令。應(yīng)用實(shí)例如下。命令執(zhí)行過程如果出錯(cuò)，用戶可用"kill"來結(jié)束任務(wù)。對(duì)于在后臺(tái)運(yùn)行的進(jìn)程，可以使用kill命令終止：$kill-s918276.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-kill1．a(chǎn)t命令：定時(shí)運(yùn)行命令作用：at命令在指定時(shí)刻執(zhí)行指定的命令序列。#at2:05tomorrowat>/home/mj/airplane>/home/mj/air-safeat>Ctrl+D2crontab命令作用：crontab命令用于安裝、刪除或者列出用于驅(qū)動(dòng)cron后臺(tái)進(jìn)程的任務(wù)表。然后，該配置由cron守護(hù)進(jìn)程在設(shè)定的時(shí)間執(zhí)行。格式：crontab[-uuser]文件6.2.2Linux進(jìn)程進(jìn)程命令-atfork()–創(chuàng)建一個(gè)新進(jìn)程Wake（）喚醒一個(gè)進(jìn)程Schedule()進(jìn)程調(diào)度函數(shù)Exit()退出進(jìn)程6.3.1Linux進(jìn)程進(jìn)程函數(shù)運(yùn)行態(tài)擁有CPU進(jìn)就緒態(tài)不可中斷進(jìn)就緒態(tài)可中斷僵尸態(tài)停止態(tài)fork（）wake()資源到位或者收到信號(hào)wake()資源到位schedute()進(jìn)程調(diào)度sleep_uninterruptible()深度睡眠等待資源Sleep_interruptible()淺度睡眠等待資源exit()收到SIG_KILL或者SIGCONT_wake()6.3.2Linux進(jìn)程狀態(tài)睡眠進(jìn)程可以被程序再次的喚醒，而僵死進(jìn)程不會(huì)被任何程序喚醒，只能通過命令kill掉深度睡眠和淺度睡眠進(jìn)程得到它需要的資源被喚醒，通過schedule()進(jìn)入執(zhí)行態(tài)，深度睡眠的進(jìn)程不能被信號(hào)或者定時(shí)中斷喚醒，只有它申請(qǐng)的資源又有效是才能被喚醒。Linux中，僅等待CPU時(shí)間的進(jìn)程稱為就緒進(jìn)程，它們被放置在一個(gè)運(yùn)行隊(duì)列中，一個(gè)就緒進(jìn)程的狀態(tài)標(biāo)志位為TASK_RUNNING。一旦一個(gè)運(yùn)行中的進(jìn)程時(shí)間片用完，Linux內(nèi)核的調(diào)度器會(huì)剝奪這個(gè)進(jìn)程對(duì)CPU的控制權(quán)，并且從運(yùn)行隊(duì)列中選擇一個(gè)合適的進(jìn)程投入運(yùn)行。

當(dāng)然，一個(gè)進(jìn)程也可以主動(dòng)釋放CPU的控制權(quán)。函數(shù)schedule()是一個(gè)調(diào)度函數(shù)，它可以被一個(gè)進(jìn)程主動(dòng)調(diào)用，從而調(diào)度其它進(jìn)程占用CPU。一旦這個(gè)主動(dòng)放棄CPU的進(jìn)程被重新調(diào)度占用CPU，那么它將從上次停止執(zhí)行的位置開始執(zhí)行，也就是說它將從調(diào)用schedule()的下一行代碼處開始執(zhí)行。

有時(shí)候，進(jìn)程需要等待直到某個(gè)特定的事件發(fā)生，例如設(shè)備初始化完成、I/O操作完成或定時(shí)器到時(shí)等。在這種情況下，進(jìn)程則必須從運(yùn)行隊(duì)列移出，加入到一個(gè)等待隊(duì)列中，這個(gè)時(shí)候進(jìn)程就進(jìn)入了睡眠狀態(tài)。6.3.2Linux進(jìn)程狀態(tài)Linux中，僅等待CPU時(shí)間的進(jìn)程稱為就緒進(jìn)程，它們被放置在一個(gè)運(yùn)行隊(duì)列中，一個(gè)就緒進(jìn)程的狀態(tài)標(biāo)志位為TASK_RUNNING。一旦一個(gè)運(yùn)行中的進(jìn)程時(shí)間片用完，Linux內(nèi)核的調(diào)度器會(huì)剝奪這個(gè)進(jìn)程對(duì)CPU的控制權(quán)，并且從運(yùn)行隊(duì)列中選擇一個(gè)合適的進(jìn)程投入運(yùn)行。

當(dāng)然，一個(gè)進(jìn)程也可以主動(dòng)釋放CPU的控制權(quán)。函數(shù)schedule()是一個(gè)調(diào)度函數(shù)，它可以被一個(gè)進(jìn)程主動(dòng)調(diào)用，從而調(diào)度其它進(jìn)程占用CPU。一旦這個(gè)主動(dòng)放棄CPU的進(jìn)程被重新調(diào)度占用CPU，那么它將從上次停止執(zhí)行的位置開始執(zhí)行，也就是說它將從調(diào)用schedule()的下一行代碼處開始執(zhí)行。

有時(shí)候，進(jìn)程需要等待直到某個(gè)特定的事件發(fā)生，例如設(shè)備初始化完成、I/O操作完成或定時(shí)器到時(shí)等。在這種情況下，進(jìn)程則必須從運(yùn)行隊(duì)列移出，加入到一個(gè)等待隊(duì)列中，這個(gè)時(shí)候進(jìn)程就進(jìn)入了睡眠狀態(tài)。6.3.2Linux進(jìn)程狀態(tài)父子進(jìn)程：除了PID號(hào)為0號(hào)進(jìn)程以外的其他進(jìn)程都是有其他進(jìn)程創(chuàng)建的，創(chuàng)建進(jìn)程的進(jìn)程是父進(jìn)程，被創(chuàng)建的進(jìn)程稱為子進(jìn)程。進(jìn)程是系統(tǒng)中執(zhí)行的基本單位，liunx系統(tǒng)允許任何而一個(gè)用戶創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程。創(chuàng)建之后，子進(jìn)程存在系統(tǒng)之中，并且獨(dú)立于父進(jìn)程。該子進(jìn)程可以接受系統(tǒng)調(diào)度，可以分配得到系統(tǒng)資源，系統(tǒng)可以檢測(cè)到他的存在，并且賦予他的父進(jìn)程同樣的權(quán)利。Linux使用fork函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程，其函數(shù)原型如下：#include<unistd.h>Pid_tfork(void)6.4.1Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-創(chuàng)建進(jìn)程Fork函數(shù)不需要參數(shù)，返回值是一個(gè)進(jìn)程ID，返回值分為3種。對(duì)于父進(jìn)程，fork函數(shù)返回新創(chuàng)建子進(jìn)程的ID對(duì)于子進(jìn)程，fork函數(shù)返回0如果出錯(cuò)則返回-1Fork函數(shù)會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程，并從內(nèi)核中未此進(jìn)程得到一個(gè)新的ID，之后未這個(gè)新進(jìn)程分配內(nèi)存空間，并將父進(jìn)程的進(jìn)程空間代碼的內(nèi)容復(fù)制到子進(jìn)程的進(jìn)程空間中，包括父進(jìn)程的數(shù)據(jù)段和堆棧段，并且和父進(jìn)程共享代碼段。這時(shí)系統(tǒng)各種又多了一個(gè)進(jìn)程，這個(gè)進(jìn)程和父進(jìn)程一模一樣，兩個(gè)進(jìn)程都要接受系統(tǒng)的調(diào)度。6.4.1Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-創(chuàng)建進(jìn)程fork函數(shù)6.4.1Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-創(chuàng)建進(jìn)程fork函數(shù)子進(jìn)程完全復(fù)制了父進(jìn)程的地址空間代內(nèi)容，包括對(duì)戰(zhàn)段和數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容，子進(jìn)程并沒有復(fù)制代碼段，而是和父進(jìn)程公用代碼段。Fork函數(shù)的出錯(cuò)情況：Fork有兩種情況返回-1系統(tǒng)中已有太多的進(jìn)程存在了調(diào)用fork函數(shù)的用戶進(jìn)程太多了一般情況下系統(tǒng)會(huì)對(duì)進(jìn)程數(shù)目進(jìn)行限制，如果操作系統(tǒng)對(duì)其不加限制，則用戶可以利用這一漏洞攻擊系統(tǒng)父進(jìn)程的數(shù)據(jù)段父進(jìn)程的代碼段系統(tǒng)中的其他數(shù)據(jù)子進(jìn)程的數(shù)據(jù)段子進(jìn)程的代碼段指向父進(jìn)程的代碼段6.4.1Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-創(chuàng)建進(jìn)程fork函數(shù)由于fork函數(shù)完整的拷貝了父進(jìn)程的整個(gè)地址空間，因此，執(zhí)行速度比較慢，為了加快fork的執(zhí)行速度，在有些liunx中使用vfork函數(shù)。Vfork函數(shù)產(chǎn)生的子進(jìn)程和父進(jìn)程完全共享地址空間，包括代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段，子進(jìn)程對(duì)這些共享資源所做的修改，可以影響到父進(jìn)程Vfork函數(shù)產(chǎn)生的子進(jìn)程一定比父進(jìn)程先運(yùn)行，也就是說父進(jìn)程調(diào)用了vfork函數(shù)后會(huì)等待子進(jìn)程運(yùn)行后再運(yùn)行。Vfork函數(shù)創(chuàng)建新的進(jìn)程，但他不產(chǎn)生父進(jìn)程的副本，他通過允許父子進(jìn)程可訪問相同物理內(nèi)存從而為裝了對(duì)進(jìn)程地址的真實(shí)拷貝，當(dāng)子進(jìn)程需要改變內(nèi)存中的數(shù)據(jù)時(shí)才會(huì)拷貝父進(jìn)程。這就是著名的“寫操作時(shí)拷貝”copy-on-write技術(shù)6.4.1Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-創(chuàng)建進(jìn)程vfork函數(shù)上面講了進(jìn)程的fork函數(shù)，很多人有疑問既然所有的進(jìn)程都是fork創(chuàng)建的，那么linux所有的進(jìn)程不就幾乎全部一樣嗎，而且就我們的常識(shí)而言，當(dāng)我們執(zhí)行一個(gè)程序時(shí)，新產(chǎn)生的進(jìn)程內(nèi)容就因該是程序的內(nèi)容才對(duì)。Linux環(huán)境使用exec函數(shù)執(zhí)行一個(gè)新程序，該函數(shù)在文件系統(tǒng)中搜索指定的路徑文件，并將該文件內(nèi)容復(fù)制到調(diào)用的exec函數(shù)地址空間，取代原來的進(jìn)程內(nèi)容。Exec函數(shù)提供了一個(gè)在進(jìn)程中啟動(dòng)另一個(gè)程序的方法他可以根據(jù)指定的文件名和目錄找到可執(zhí)行代碼，并用它來取代原調(diào)用進(jìn)程的數(shù)據(jù)段代碼段和堆棧段，在執(zhí)行之后，遠(yuǎn)調(diào)用進(jìn)程的內(nèi)容中除了進(jìn)程號(hào)以外，其他全部被新的進(jìn)程替換了。可執(zhí)行文件可以是二進(jìn)制文件也可以是liunx下的腳本文件。6.4.2Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-exec函數(shù)在什么情況下使用exec函數(shù)當(dāng)有進(jìn)程認(rèn)為自己不能再為系統(tǒng)和用戶作出任何新貢獻(xiàn)了，就可以調(diào)用任何exec函數(shù)族，讓自己以新的面貌重生。如果一個(gè)進(jìn)程想執(zhí)行另一程序，它就可以調(diào)用fork函數(shù)新建一個(gè)進(jìn)程，然后執(zhí)行任何一個(gè)exec函數(shù)，這樣看起來就像通過執(zhí)行應(yīng)用程序而產(chǎn)生了一個(gè)新進(jìn)程一樣。6.4.2Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-exec函數(shù)所需頭文件#include<unistd.h>intexecl(constchar*path,constchar*arg,...);intexeclp(constchar*file,constchar*arg,...);intexecle(constchar*path,constchar*arg,...,char*constenvp[]);intexecv(constchar*path,char*constargv[]);intexecvp(constchar*file,char*constargv[]);intexecve(constchar*path,char*constargv[],char*constenvp[]);其中只有execve是真正意義上的系統(tǒng)調(diào)用，其它都是在此基礎(chǔ)上經(jīng)過包裝的庫函數(shù)。exec函數(shù)族的函數(shù)執(zhí)行成功后不會(huì)返回，因?yàn)檎{(diào)用進(jìn)程的實(shí)體，包括代碼段，數(shù)據(jù)段和堆棧等都已經(jīng)被新的內(nèi)容取代，只留下進(jìn)程ID等一些表面上的信息仍保持原樣，頗有些神似"三十六計(jì)"中的"金蟬脫殼"。看上去還是舊的軀殼，卻已經(jīng)注入了新的靈魂。只有調(diào)用失敗了，它們才會(huì)返回一個(gè)-1，從原程序的調(diào)用點(diǎn)接著往下執(zhí)行。6.4.2Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-exec函數(shù)Execl的第一個(gè)參數(shù)是包含路勁的可執(zhí)行文件，后面是參數(shù)列表，列表的第一個(gè)為命令path，接著為參數(shù)列表，最后必須以null結(jié)束。Execlp的第一個(gè)參數(shù)可以使用絕對(duì)路徑或者是相對(duì)路徑Excele最后包含指向一個(gè)自定義環(huán)境變量列表的指針，此列表必須以null結(jié)束。Execv，v表示path后面接受的是一個(gè)向量，即指向一個(gè)參數(shù)列表的指針，注意這個(gè)列表的最后一項(xiàng)必須是nullExecvepath后面的接受一個(gè)參數(shù)列表向量，并可以指定一個(gè)環(huán)境變量列表向量Execvp，第一個(gè)參數(shù)可以使用相對(duì)或者絕對(duì)路徑，v表示后面接受一個(gè)參數(shù)列表向量。6.4.2Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-exec函數(shù)對(duì)于l表示list，說明執(zhí)行程序的命令參數(shù)以列表的方式提供，并且用null結(jié)束。參數(shù)的個(gè)數(shù)沒有限制。如下：Char*arg0，Char*arg1，Char*arg2，nullV表示所有的參數(shù)以指針數(shù)組方式給出，其語法為*constargv[]，這個(gè)數(shù)組的每一行是一個(gè)命令參數(shù)。E表示傳遞給新程序的環(huán)境變量列表，這個(gè)列表是一個(gè)數(shù)組，數(shù)組的每一行表示一個(gè)環(huán)境變量，如果沒有顯示的說明環(huán)境變量則新程序繼承父進(jìn)程的環(huán)境變量。P表示第一參數(shù)不是完整的路徑名，這是就要從環(huán)境變量中讀取環(huán)境變量參數(shù)組合成一個(gè)完整的路徑名。那么exec函數(shù)就會(huì)匹配bin/filename、usr/bin/filename直到找到一個(gè)正確路徑，就將該文件加載到內(nèi)存執(zhí)行，如果該文件不存在則，exec函數(shù)出錯(cuò)。6.4.2Linux進(jìn)程系統(tǒng)調(diào)用-exec函數(shù)Exec函數(shù)調(diào)用hello程序使用exec函數(shù)調(diào)用當(dāng)前目錄下的hello程序Exec函數(shù)調(diào)用ps–ef命令Exec函數(shù)調(diào)用hello程序帶參數(shù)的程序執(zhí)行./helloc1helloworldLinux進(jìn)程標(biāo)識(shí)符#include<unistd.h>

intmain(intargc,char*argv[])

{

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

char*argv_execv[]={"echo","excutedbyexecv",NULL};

char*argv_execvp[]={"echo","executedbyexecvp",NULL};

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

if(fork()==0){

if(execl("/bin/echo","echo","executedbyexecl",NULL)<0)

perror("Erronexecl");

}

if(fork()==0){

if(execlp("echo","echo","executedbyexeclp",NULL)<0)

perror("Erronexeclp");

}

if(fork()==0){

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

perror("Erronexecle");

}

if(fork()==0){

if(execv("/bin/echo",argv_execv)<0)

perror("Erronexecv");

}

if(fork()==0){

if(execvp("echo",argv_execvp)<0)

perror("Erronexecvp");

}

if(fork()==0){

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

perror("Erronexecve");

}

}Exec函數(shù)注意事項(xiàng)在使用exec函數(shù)時(shí)一定要加上錯(cuò)誤判斷語句最常見的錯(cuò)誤有找不到制定的文件或者路徑在使用argv和envp時(shí)忘記用NULL結(jié)束沒有對(duì)應(yīng)可執(zhí)行文件的運(yùn)行權(quán)限退出進(jìn)程exit函數(shù)當(dāng)一個(gè)進(jìn)程需要退出時(shí)，需要調(diào)用退出函數(shù)這個(gè)退出函數(shù)會(huì)深入到內(nèi)核注銷掉進(jìn)程的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且釋放進(jìn)程資源。Linux環(huán)境下使用exit函數(shù)退出進(jìn)程，其函數(shù)原型如下#include<stdlib.h>Voidexit(intstatus)intstatus表示退出狀態(tài)，這一狀態(tài)是一個(gè)整形值，在shell中可以查看這個(gè)值。使用echo$?C程序中的return語句被翻譯成exit語句如return1-exit(1)exit和_exit區(qū)別Exit是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的庫函數(shù)，其內(nèi)部封裝了linux的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)_exit，兩者的主要區(qū)別在于exit函數(shù)會(huì)在用戶空間做一些善后工作，如清理用戶的I/O緩沖區(qū)，將其內(nèi)容寫入磁盤文件，之后在釋放用戶進(jìn)程的地址空間，而_exit函數(shù)直接進(jìn)入內(nèi)核釋放用戶的地址空間，所有用戶空間的緩沖區(qū)內(nèi)容都將丟失。在liunx標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫中，有一套稱為“高級(jí)I/O”的函數(shù)，我們熟知的printf()fopen()fread()fwrite()都在此列，他們被稱為緩沖IO函數(shù)，其特征是每次對(duì)應(yīng)打開文件都會(huì)在內(nèi)存中有一片緩沖區(qū)，每次度文件時(shí)會(huì)讀取若干條記錄，這樣下次讀文件就可以直接從緩沖去區(qū)中讀取，每次寫文件件時(shí)也是先寫到緩沖區(qū)，等滿足一定條件在將緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)一次性寫入文件，這樣可以大大提到文件的讀寫速度。但是當(dāng)我們使用_exit函數(shù)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生問題，因?yàn)楦暮瘮?shù)直到內(nèi)核接釋放進(jìn)程，就會(huì)產(chǎn)生緩沖區(qū)數(shù)據(jù)丟失的情況。exit和_exit區(qū)別進(jìn)程運(yùn)行調(diào)用退出函數(shù)清理I/O緩沖區(qū)調(diào)用exit系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)程終止運(yùn)行_exit()exit()_exit函數(shù)直接清除進(jìn)程的內(nèi)存空間，并銷毀其在內(nèi)核中的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，exit函數(shù)在調(diào)用exit系統(tǒng)調(diào)用之前要檢查文件的打開情況，吧文件的緩沖區(qū)中的內(nèi)容回寫到文件，對(duì)應(yīng)與圖中“清理緩沖區(qū)”一項(xiàng)exit和_exit區(qū)別說明：在一個(gè)進(jìn)程調(diào)用了exit之后，該進(jìn)程并不會(huì)馬上完全小時(shí)，而是留下一個(gè)稱為僵尸進(jìn)程（Zombie）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。僵尸進(jìn)程是一種非常特殊的進(jìn)程，它幾乎已經(jīng)放棄了所有的內(nèi)存空間，沒有任何可執(zhí)行代碼，也不能被調(diào)度，僅僅在進(jìn)程列表中保留一個(gè)位置，記載該進(jìn)程的退出狀態(tài)等信息供其它進(jìn)程收集，除此之外，僵尸進(jìn)程不再占有任何內(nèi)存空間。僵尸進(jìn)程每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)父進(jìn)程，當(dāng)進(jìn)程退出時(shí)，其退出狀態(tài)可以被父進(jìn)程得到，父進(jìn)程調(diào)用wait函數(shù)取得子進(jìn)程的退出狀態(tài)信息。這些退出狀態(tài)信息保存在內(nèi)核中，占用很少一塊內(nèi)存空間，當(dāng)子進(jìn)程退出時(shí)，這些信息仍然被保存在內(nèi)核中，子進(jìn)程的進(jìn)程ID也同樣保存在系統(tǒng)進(jìn)程里列表中，這是的進(jìn)程稱為僵尸進(jìn)程。僵尸進(jìn)程幾乎放棄了所有的資源，包括地址空間，僵尸進(jìn)程不能執(zhí)行，因此不能被系統(tǒng)調(diào)度，也不會(huì)占用cpu時(shí)間，僵尸進(jìn)程占用的資源是微乎其微的，僵尸進(jìn)程會(huì)一直存在于系統(tǒng)中直到其父進(jìn)程得到其結(jié)束狀態(tài)信息?？雌饋斫┦M(jìn)程好像對(duì)系統(tǒng)沒有什么影響，但是僵尸進(jìn)程會(huì)占用進(jìn)程pid號(hào)，在liunx中嚴(yán)格限制了進(jìn)程的數(shù)量，僵尸進(jìn)程達(dá)到一定數(shù)量后就不能再創(chuàng)建新的進(jìn)程。因此當(dāng)父進(jìn)程使用fork函數(shù)創(chuàng)建進(jìn)程而不調(diào)用wait函數(shù)時(shí)一個(gè)個(gè)僵尸進(jìn)程就產(chǎn)生了。創(chuàng)建一個(gè)僵尸進(jìn)程僵尸進(jìn)程上面的例子在shell中編譯gcczombile.c–ozombile執(zhí)行./zombile打開另一個(gè)終端輸入ps–ax父進(jìn)程休眠時(shí)子進(jìn)程的僵尸狀態(tài)Wait函數(shù)Linux下使用wait函數(shù)得到進(jìn)程結(jié)束狀態(tài)信息，其函數(shù)原型如下：#include<sys/wait.h>Pid_twait(int*status)調(diào)用wait函數(shù)的進(jìn)程會(huì)阻塞，直到該進(jìn)程的任意一個(gè)子進(jìn)程結(jié)束，wait函數(shù)會(huì)取得結(jié)束進(jìn)程的信息并返回該子進(jìn)程的pid，子進(jìn)程的結(jié)束信息保存在參數(shù)statloc所指向的內(nèi)存空間中，如果該進(jìn)程沒有子進(jìn)程則立即出錯(cuò)返回，返回-1，如果在調(diào)用wait函數(shù)時(shí)已經(jīng)有若干個(gè)子進(jìn)程結(jié)束運(yùn)行了，則wait函數(shù)立即返回，但是具體取得哪一個(gè)子進(jìn)程的信