基于Ubuntu 多进程基础知识笔记
进程的相关概念
基本概念
- 资源分配和拥有的基本单位
- 进程CPU环境（栈，寄存器,页表，和文件句柄等）的保存以及新调度的进程CPU环境的设置
- 操作系统控制
- 内核栈
- CPU资源、内存资源、文件资源和句柄等
- 不同进程之间切换实现并发，各自占有CPU实现并行
- 切换虚拟地址空间，切换内核栈和硬件上下文，CPU高速缓存失效、页表切换，开销很大。
- 进程间通信需要借助操作系统
程序和进程
程序：是编译好的二进制文件，存放在磁盘上，占用的是磁盘空间，是一个静态的概念。
进程：一个启动的程序，占用系统资源。如：物理内存，CPU，终端等；是一个动态的概念
并行和并发
并行：多个CPU
并发：多个时间片
PCB-进程控制块
每个进程在内核中都有一个进程控制块（PCB)
进程ID，唯一。
进程的状态：就绪、运行、挂起、停止等状态。
CPU寄存器，哟用于**切换进程，**保留进程信息。
虚拟地址空间的信息
控制终端的信息
当前工作目录
umask掩码
文件描述符表，包含很多指向file结构体的指针
和信号相关的信息。
用户ID和组ID
会话（Session)和进程组
进程可以使用的资源上限ulimit -a
进程的状态
创建进程
fork函数(创建子进程)
函数作用：创建子进程
谁先抢到时间片，谁先执行
//原型： pid_t fork(void); //函数参数 无 //返回值 //父进程返回子进程PID 子进程返回0
fork函数示例
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h>int main() {printf("before fork pid==[%d]\n",getpid());//执行一次//创建子进程//pid_t fork(void)pid_t pid = fork();if(pid<0){perror("fork error");return -1;}else if(pid>0){//父进程执行printf("father: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());sleep(10);//确保父进程后执行完}else if(pid==0){//子进程执行printf("chlid: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());sleep(10);//确保父进程后执行完}printf("after fork pid==[%d]\n",getpid()); //执行二次return 0; }1、执行顺序
2、父进程先退出
子进程被[1]进程接受
循环创建n个进程
函数示例：
#include<string.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> int main() {int i = 0;for(i=0;i<3;i++){//创建子进程pid_t pid = fork();if(pid<0){perror("fork error");return -1;}else if(pid>0){printf("father: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());//sleep(1);//确保父进程后执行完}else if(pid==0){printf("chlid: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());break;//防止生成孙子进程}}if(i==0){//子进程1printf("[%d]-----[%d] :child\n",i,getpid());}if(i==1){//子进程2printf("[%d]-----[%d] :child\n",i,getpid());}if(i==2){//子进程3printf("[%d]-----[%d] :child\n",i,getpid());}if(i==3){//父进程 会打印三次printf("[%d]-----[%d] :child\n",i,getpid());}//sleep(10);return 0; }结果
father: pid==[76192],fpid==[75878] //i=0 father: pid==[76192],fpid==[75878] //i=1 father: pid==[76192],fpid==[75878] //i=2 [3]-----[76192] :child //父进程 chlid: pid==[76195],fpid==[1] //子进程 父进程早就死了 [2]-----[76195] :child chlid: pid==[76194],fpid==[1] [1]-----[76194] :child chlid: pid==[76193],fpid==[1] [0]-----[76193] :child
父子进程不能共享全局变量
- 父子进程变量不共享，但指向同一个地址
- 读时共享，写时不共享
读写示意图
写时，会将物理内存映射到一个新的地方。
代码示例
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> int g_var = 99; int main() {int i = 0;for(i=0;i<3;i++){//创建子进程pid_t pid = fork();if(pid<0){perror("fork error");return -1;}else if(pid>0){printf("father: g_var==[%d]\n",g_var);g_var++;printf("father: g_var==[%d]\n",g_var);sleep(1);//确保父进程后执行完printf("father: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());printf("[%p]",&g_var);//地址相同}else if(pid==0){sleep(1);printf("chlid: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());printf("child: g_var==[%d]\n",g_var);//值不同printf("[%p]",&g_var);//地址相同break;}}//sleep(10);return 0; }
ps命令和kill命令
查看进程
ps -aux | grep "xxx" //配合管道查找指定内容 ps -ajx | grep "xxx"-a:(all) 当前系统所有用户的进程 -u：查看进程所有者及其他一些信息 -x：显示没有控制终端的进程 -j：累出与作业相关的信息结束进程
//查看系统有哪些信号 kill -l //杀死某个线程 kill -9 pid
调用程序
exec函数族（拉起一个程序）
在一个子进程里拉起一个可执行程序（系统命令或应用程序）
execl函数(自己的程序)
一个进程里拉起一个可执行程序
//函数原型： int execl(const char *path,const char *arg, .../*(char *) NULL */); //参数介绍：//path: 要执行程序的决定路径 + 名称//变参arg： 要执行的程序的需要的参数//arg: 占位,通常写应用程序的名字//arg后面的： 命令的参数//参数写完之后：NULL //返回值//若是成功，则不返回，不会再执行exec函数后面的代码；若是失败，会执行execlp函数（系统命令）
//函数原型： int execlp(const char *file,const char *arg, .../*(char *) NULL */); // 不带路径 // file:执行命令的名字，根据PATH环境变量来搜索该命令内部原理
- 代码段 .txt被替换
- 子进程pid,地址空间不变
execl函数代码示例
#include<stdio.h> int main(int argc;char *argv[]) {int i = 0;for(i=0; i<argc; i++){ printf("[%d]:[%s]\n",i,argv[i]);}return 0; }#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<sys/types.h> #include<unistd.h> int main() {//函数原型：//创建子进程pid_t pid = fork();if(pid<0){perror("fork error");return -1;}else if(pid>0){printf("father: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());}else if(pid==0){printf("chlid: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());//execl("/bin/ls","ls","-l",NULL);//execlp("ls","ls","-l",NULL); 搜索环境变量execl("./test","test","hello","world","ni","hao",NULL);perror("execl error");//成功不会执行}return 0; }
进程回收
当一个进程退出之后，进程能够回收自己的用户区的资源，但不能回收内核空间的PCB资源，必须由它的父进程调用wait或者waitpid函数完成对子进程的回收,避免造成系统资源的浪费。
- 系统自动回收用户区资源
- 不能回收内核空间资源
- 必须通过父进程回收内核资源
孤儿进程（不是一个错误）
1、若父进程死掉。
2、会被init进程领养，父进程pid变为1。会被init进程回收资源
僵尸进程（重点）
子进程先退出，但是父进程没有回收子进程的资源，子进程为僵尸进程
无法用kill处理子进程
简单处理方法：
1、kill -9 强制删除父进程
2、init进程领养僵尸进程，最后由inti进程回收僵尸进程。
wait函数
函数作用：
阻塞并等待子进程退出
回收子进程残留资源
获取子进程结束状态（退出原因）特点
- 阻塞 确保父进程后退出
- 父进程中调用
函数原型
//父进程中调用 pid_t wait(int *status); //返回值： 成功：清除掉的子进程PID 失败：-1 //status参数： 各种宏 保存子进程退出状态 //WIFEXITED(status) 为非0 进程正常结束 //WEXITSTAUS(status) 获取进程退出状态 //WIFSIGNALED(status) 为非0 进程异常终止 //WTERMSIG(status) 取得进程终止的信号编号 // man 2 wait 查看wait函数示例
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> #include<unistd.h> int main() {//创建子进程pid_t pid = fork();if(pid<0){perror("fork error");return -1;}else if(pid>0){//父进程printf("father: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());//pid_t wpid = wait(NULL);//printf("wpid==[%d]\n",wpid);int status;pid_t wpid = wait(&status);printf("wpid==[%d]\n",wpid);if(WIFEXITED(status)){//正常退出printf("child normal exit,status ==[%d]\n",WEXITSTATUS(status));// =9返回状态}else if(WIFSIGNALED(status)){//被信号杀死printf("child killed by signal, signo ==[%d]\n",WTERMSIG(status));}}else if(pid==0){//子进程printf("chlid: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());sleep(10);//确保子进程后退出return 9;//返回状态}return 0; }
waitpid函数
基本语法
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status,in options); //函数参数： pid = -1 等待任一子进程 pid > 0 等待进程ID与pid相等的子进程 pid = 0 回收组内所有进程 pid < -1 等待其组ID等于pid的绝对值的任一子进程（子进程在其他组的情况 //options 设置为WNOHANG,函数非阻塞 设置为0， 函数阻塞 //函数返回值 >0：返回回收掉的子进程ID -1：无子进程 =0：参数3为WNOHANG，且子进程正在运行waitpid函数示例
#include<stdio.h> #include<stdlib.h> #include<string.h> #include<sys/types.h> #include<sys/wait.h> #include<unistd.h> int main() {//创建子进程pid_t pid = fork();if(pid<0){perror("fork error");return -1;}else if(pid>0){printf("father: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());int status;while(1){//pid_t wpid = waitpid(pid,&status,0);pid_t wpid = waitpid(-1,&status,WNOHANG);//printf("wpid==[%d]\n",wpid);if(wpid > 0){if(WIFEXITED(status)){//正常退出printf("child normal exit,status ==[%d]\n",WEXITSTATUS(status));}else if(WIFSIGNALED(status)){//被信号杀死printf("child killed by signal, signo ==[%d]\n",WTETTMSIG(status));}}else if(wpid == 0) {//子进程还活着printf("cild is living ,wpod==[%d]\n",wpid);}else(wpid == -1){//没有子进程printf("no cild is living ,wpod==[%d]\n",wpid);break;}}}else if(pid==0){//子进程printf("chlid: pid==[%d],fpid==[%d]\n",getpid(),getppid());sleep(10);return 9;}return 0; }
守护进程
基本概念
后台服务进程，通常独立于控制终端，并周期性地执行任务。
不能通过终端进行交互。
不受用户登入退出影响。
一般以d结尾。
…
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