进程组、session、前台任务、后台任务、守护进程

进程组

进程组是一组进程的集合，每个进程都属于一个进程组，每个进程组有一个进程组leader进程，进程组的ID（PGID）等于leader进程的ID。对大部分进程来说，它自己就是进程组的leader，并且进程组里面就只有它自己一个进程。

可以通过将信号发送给一个进程组，使进程组中的所有进程都收到该信号。

查看进程的细节

PID为进程自身的ID，PGID为进程所在的进程组的ID， PPID为进程的父进程ID。从上面的结果，我们可以知道ps和cat都是bash的子进程。

session（也称为会话）

一个或多个进程组可以构成一个会话 (session)。

一个会话中有一个领导进程(session leader)。会话领导进程的PID是会话的SID(session ID)。会话中的每个进程组称为一个工作(job)。会话可以有一个进程组成为会话的前台工作(foreground)，而其他的进程组是后台工作(background)。每个会话可以连接一个控制终端(也可以不连接)。

会话的意义在于将多个工作囊括在一个终端，并取其中的一个工作作为前台，来直接接收该终端的输入输出以及终端信号。其他工作在后台运行。当我们打开多个终端窗口时，实际上就创建了多个终端会话。每个会话都会有自己的前台工作和后台工作。工作组和会话机制在Linux的许多地方应用。

eg.

当用xshell连接到主机时，即创建了一个session。shell即是session的leader进程，随后shell里面运行的进程都将属于这个session，当shell退出后，该会话中的进程将退出。

shell里面启动一个进程后，一般都会将该进程放到一个单独的进程组，然后该进程fork的所有进程都会属于该进程组，比如多进程的程序，它的所有进程都会属于同一个进程组，当在shell里面按下CTRL+C时，该程序的所有进程都会收到SIGINT而退出。

前台任务

前台任务是独占命令行窗口的任务，只有运行完了或者手动中止该任务，才能执行其他命令。shell中启动一个进程时，默认情况下，该进程是一个前台进程组的leader，可以收到用户的输入，并且可以将输出打印到终端，只有当该进程组退出后，shell才可以再响应用户的输入。

后台任务

与前台任务相对应，后台任务在运行的时候，并不需要与用户交互，它们通常在不打扰用户其它工作的时候默默地执行。使shell可以继续响应用户的输入
后台任务继承当前会话的标准输出（stdout）和标准错误（stderr）。因此，后台任务的所有输出依然会同步地在命令行下显示。
不再继承当前session的标准输入（stdin），你无法向这个任务输入指令了。如果它试图读取标准输入，就会暂停执行（halt）。

可以看出，”后台任务”与”前台任务”的本质区别只有一个：是否继承标准输入。

前台任务变后台任务

启动时变为后台任务
只要在命令的后面加上 & ，启动的进程就会成为“后台进程”。但是后台程序的输出仍然会打印到终端，影响用户输入。可以通过yourcommand>log.out &，将输出重定向到文件中。
将正在运行的“前台任务”变为后台任务
先 ctrl+z ，之后执行 bg 命令。相当于让最近一个暂停的“后台任务”继续执行。

CTRL+Z 和 CTRL+C的对比
CTRL+Z 和 CTRL+C 都是中断命令,但是他们的作用却不一样. CTRL+C 是强制中断程序的执行，而 CTRL+Z 的是将任务中断,但是此任务并没有结束,仍然在进程中，只是维持挂起的状态，用户可以使用 fg/bg 操作继续前台或后台的任务。

对于后台运行的进程组，在shell里面体现为job的概念，即一个后台进程组就是一个job，可以通过jobs命令查看后台运行的进程组。也可以通过fg命令将后台进程组切换到前端，这样就可以继续接收用户的输入了。如下

守护进程

守护进程（daemon）是指在UNIX或其他多任务操作系统中在后台执行的电脑程序，并不会接受电脑用户的直接操控。如果一个进程永远都是以后台方式启动，并且不能受到Shell退出影响而退出，一个正统的做法是将其创建为守护进程（daemon）。守护进程值得是系统长期运行的后台进程，类似Windows服务。守护进程信息通过ps –a无法查看到，需要用到–x参数，当使用这条命令的时候，往往还附上-j参数以查看作业控制信息，其中TPGID一栏为-1就是守护进程

守护进程与后台进程

后台进程的文件描述符是继承于父进程，例如shell，所以它也可以在当前终端下显示输出数据。但是daemon进程自己变成了进程组长，其文件描述符号和控制终端没有关联，是控制台无关的。

基本上任何一个程序都可以后台运行，但守护进程是具有特殊要求的程序，比如要脱离自己的父进程，成为自己的会话组长等，这些要在代码中显式地写出来换句话说，守护进程肯定是后台进程，但反之不成立。

用户退出session之后，后台任务是否会继续执行是判定是否为“守护进程”的依据
session退出后，linux系统设计如下：

session就是我们平常所说的终端窗口

用户准备退出 session

系统向该 session 发出SIGHUP信号

session 将SIGHUP信号发给所有子进程

子进程收到SIGHUP信号后，自动退出

前台任务会随着session的退出而退出是因为它收到了SIGHUP信号。
后台任务是否会受到SIGNUP信号，取决于shell的 huponexit 参数。可以通过 $ shopt | grep huponexit 查看该参数的值。

大多数Linux系统，这个参数默认关闭（off）。因此，session退出的时候（exit？？还是直接关闭。待验证），不会把SIGHUP信号发给”后台任务”，即此时的后台任务是守护进程，但这显然不够安全。

更安全地创建守护进程： disown 命令
通过”后台任务”启动”守护进程”并不保险，因为有的系统的huponexit参数可能是打开的（on）状态。更保险的方法是使用disown命令。disown命令可以将指定任务从”后台任务”列表（jobs命令的返回结果）之中移除。一个”后台任务”只要不在这个列表之中，session 就肯定不会向它发出SIGHUP信号。

$ node server.js &
$ disown

执行上面的命令以后，server.js进程就被移出了”后台任务”列表。你可以执行jobs命令验证，输出结果里面，不会有这个进程。
但是，这样还存在问题。因为”后台任务”的标准 I/O 继承自当前 session，disown命令并没有改变这一点。一旦”后台任务”读写标准 I/O，就会发现它已经不存在了，所以就报错终止执行。
为了解决这个问题，需要对”后台任务”的标准 I/O 进行重定向。

$ node server.js > stdout.txt 2> stderr.txt < /dev/null &
$ disown

上面这样执行，基本上就没有问题了。

更简便地创建守护进程： nohup 命令
还有比disown更方便的命令，就是 nohup。

$ nohup node server.js &

nohup命令对server.js进程做了三件事。
1.阻止SIGHUP信号发到这个进程。
2.将stdin重定向到/dev/null，于是该进程不再能够接收任何输入，即使运行在前台。
3.重定向标准输出和标准错误到文件nohup.out（有时在文件中看不到输出，有可能是程序没有调用flush）。
4.调用exec启动指定的命令（nohup进程将会被新进程取代，但进程ID不变）

从上面nohup干的事可以看出，通过nohup启动的程序有这些特点：

nohup程序不负责将进程放到后台，这也是为什么我们经常在nohup命令后面要加上符号“&”的原因
由于stdin、stdout和stderr都被重定向了，nohup启动的程序不会读写tty
nohup启动的进程本质上还是属于当前session的一个进程组，所以在当前shell里面可以通过jobs看到nohup启动的程序
当session leader退出后，该进程会收到SIGHUP信号，但由于nohup帮我们忽略了该信号，所以该进程不会退出
由于session leader已经退出，而nohup启动的进程属于该session，于是出现了一种情况，那就是通过nohup启动的这个进程组所在的session没有leader，这是一种特殊的情况，内核会帮我们处理这种特殊情况，这里就不再深入介绍

shell中session的退出

当session 中leader进程退出，将导致它所连接终端被hangup，这就意味着该会话结束。但是对于会话的结束，并不会意味着该会话的所以进程都结束。对于daemon进程，在会话中创建，但是不依赖于会话，是常驻在后台的进程。

具体来说当终端hangup时候，内核对会话的leader进程发送SIGHUP信号，它收到SIGHUP信号后并不是马上退出，而是向它的子进程都各自发送一个SIGHUP,将他们都杀死后，自己才退出，但是如果当该leader进程主动退出，而导致的终端hangup那么就不会发送SIGHUP信号给子进程了。

如果又想要某个进程称为常驻后台进程，不随session退出而退出，有下面几个方法：
1. 避免shell发送SIGHUP信号: a. 主动调用exit，而不是直接断开终端；b. 两次fork，因为shell只给子进程发送SIGHUP信号，不给孙进程发送。
2. 忽略SIGHUP信号：进程捕捉到该信号将该信号忽略就行了。

3. 通过setsid()系统调用，那么该调用进程将会退出该session而建立一个新的session。

stdin、stdout和stderr

/dev/null 表示空设备文件

stdin标准输入，文件标志符0

stdout标准输出，文件标志符1

stderr标准错误输出，文件标志符2

总的来说，stdin,stdout和stderr还是和终端有密切关系，通常在生产环境时，会将这3个流重定向到其它文件。比如编写守护进程的时候，因为守护进程和终端无关，所以往往会将stdin,stdout和stderr重定向到/dev/null去。

2>&1解析

从command>/dev/null说起

其实这条命令是一个缩写版，对于一个重定向命令，肯定是a > b这种形式，command > /dev/null相当于执行了command 1 > /dev/null。执行command产生了标准输出stdout(用1表示)，重定向到/dev/null的设备文件中。

2. command>a 2>a 与 command>a 2>&1的区别

command>a 2>a，等价于command 1>a 2>a；command>a 2>&1，等价于command 1>a 2>&1。

两者都可以理解为执行command产生的标准输入重定向到文件a中，标准错误也重定向到文件a中。但两者的区别在于command>a 2>&1只打开一次文件a，command>a 2>a会打开文件两次，并导致stdout被stderr覆盖。&1的含义就可以理解为用标准输出的引用，引用的就是重定向标准输出产生打开的a。从IO效率上来讲，command 1>a 2>&1比command 1>a 2>a的效率更高。

ctrl+c会发出SIGINT信号，该信号是程序终止(interrupt)信号,用于通知前台进程组终止进程。

终端关闭时，SIGHUP被发送给session首进程，进行响应进程的关闭。

ctrl-c, ctrl-z, ctrl-d

ctrl-c: ( kill foreground process ) 发送 SIGINT 信号给前台进程组中的所有进程，强制终止程序的执行；
ctrl-z: ( suspend foreground process ) 发送 SIGTSTP 信号给前台进程组中的所有进程，常用于挂起一个进程，而并非结束进程，用户可以使用使用fg/bg操作恢复执行前台或后台的进程。fg命令在前台恢复执行被挂起的进程，此时可以使用ctrl-z再次挂起该进程，bg命令在后台恢复执行被挂起的进程，而此时将无法使用ctrl-z再次挂起该进程；
一个比较常用的功能：
正在使用vi编辑一个文件时，需要执行shell命令查询一些需要的信息，可以使用ctrl-z挂起vi，等执行完shell命令后再使用fg恢复vi继续编辑你的文件（当然，也可以在vi中使用！command方式执行shell命令，但是没有该方法方便）。

ctrl-d: ( Terminate input, or exit shell ) 一个特殊的二进制值，表示 EOF，作用相当于在终端中输入exit后回车；

还有以下几个：
ctrl-/ 发送 SIGQUIT 信号给前台进程组中的所有进程，终止前台进程并生成 core 文件
ctrl-s 中断控制台输出
ctrl-q 恢复控制台输出
ctrl-l 清屏

转自：

https://segmentfault.com/a/1190000009152815

https://blog.csdn.net/yanglovefeng/article/details/7872251

https://blog.csdn.net/hust_sheng/article/details/50766752

https://blog.csdn.net/mylizh/article/details/38385739

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