第6章进程控制

1、第第6章章进 程 控 制2本章重点q 进程的基本概念及进程的结构q Linux环境下进程相关函数及应用q 守护进程的概念、启动和建立q 进程操作程序的编写3 6.1 进程简介q 从字面上讲，进程指正在执行中的程序。例如在终端执行命令时，Linux会建立一个进程；当程序执行结束时，该进程被终止。q Linux是多任务操作系统，允许多个用户使用计算机系统，多个进程并发执行。4 6.1 进程简介Linux下启动进程的两种主要途径：p 手工启动前台启动：5 6.1 进程简介Linux下启动进程的两种主要途径：p 手工启动后台启动：6 6.1 进程简介Linux下启动进程的两种主要途径：p 调度启动：绝

2、对时刻用户可以事先指定任务运行的时间或场合，届时让系统自动执行指定的工作。按Ctrl+D退出at编辑状态7 6.1 进程简介Linux下启动进程的两种主要途径：p 调度启动（续）：相对时刻8 6.1 进程简介Linux下启动进程的两种主要途径：p 调度启动（续）：相对时刻，将不回显的内容以邮件的形式发送给当前用户9 6.1 进程简介Linux环境下常见的进程操作命令命令作用ps查看系统中的进程top动态显示系统中的进程kill终止进程（包括后台进程）Ctrl + z将前台执行的进程转至后台且挂起（暂停执行）bg将挂起的进程放到后台执行fg将后台的进程转到前台执行jobs查看在后台运行的命令10

3、 6.2 Linux进程控制p 进程标识有进程号（PID）、它的父进程号（PPID），均为正整数；PID唯一地标识一个进程；p getpid、getppid函数能够获得当前进程的PID和PPIDp 例：设计一个程序，显示Linux系统分配给此程序的进程号、父进程号注：可用PID值建立进程各自的临时文件，避免混淆。11根据不同进程的PID值，建立由PID所标识的文件名12 6.2 Linux进程控制p getpid函数原型pid_t getpid(void);执行成功则返回当前进程的PID，需#include p getppid函数原型pid_t getppid(void);执行成功则返回当前进

4、程的父进程的PID，需#include 13 6.2 Linux进程控制p查找程序6-1.cp运行时的进程号14 6.2 Linux进程控制6.2.1 与进程相关的主要函数函数名功能getpid取得当前进程的进程号getppid取得当前进程的父进程号exec函数族在进程中启动并执行另一个程序system在进程中开始另一个进程fork从已经存在的进程中创建/复制一个新进程sleep让进程暂停运行一段时间exit终止进程_exit终止进程wait暂停父进程，等待子进程运行完成waitpid暂停父进程，等待子进程运行完成15 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建1. fork函数第10行：

5、 进程调用fork函数创建一个新进程（子进程），该函数有两次返回的值：子进程的返回值为0；父进程的返回值是子进程的进程PID。 子进程是父进程的复制品，从父进程那里获得数据空间等拷贝，不共享存储空间 这两个进程继续执行fork语句之后的代码（共享代码段）。在父、子进程中，n、message分别被赋予不同的值。一般情况下，内核交替调度父、子进程，因此交替输出结果16 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建1. fork函数（续）运行结果：运行过程：父进程每打印一条消息就睡眠1秒，此时内核可能调度子进程执行；同理，子进程每打印一条消息也睡眠1秒，此时父进程可能被再次调度执行因此运行结果基本

6、上为父、子进程交替执行（打印），次序取决于系统其它进程的运行状况以及内核调度算法17 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建1. fork函数（续）：通过ps显示fork函数创建子进程（1）18 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建1. fork函数（续）：通过ps显示fork函数创建子进程（2）19 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建fork函数（续） 变形（1）运行结果：分析：当父进程终止时，shell进程即认为命令执行结束，于是打印shell提示符，因此子进程的消息被打印到提示符之后20 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建fork函数（续） 变形

7、（2）运行结果：21 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建fork函数（续） 变形（3）运行结果：22 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建p sleep函数原型：unsigned int sleep(unsigned int seconds); 使得当前进程暂停（进入睡眠状态），直到达到参数seconds（秒）所指定的时间，或被信号所中断 #include 执行成功则返回0，失败则返回剩余秒数p fork函数原型：pid_t fork(void); 建立一个新进程 执行成功则为子进程返回0，为父进程返回新建子进程的进程ID，失败则返回-1，失败原因存于errno中 子进程

8、与父进程共享代码，但不共享内存空间；若子进程修改从父进程那里继承/复制而来的信息，这并不影响父进程vfork与fork函数的区别：http:/ 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建2. exec函数族pexec()系统调用有多种形式，被称为exec()族；exec()族只是在参数上不同，功能是相同的。pexec()族有6个函数可用来建立子进程：execlexecvexecleexecveexeclpexecvp含义：函数中的参数使用l: 列表传递方式v: 字符指针数组传递方式e: 可指定环境变量p: 路径自动搜索功能system()函数 与 exec()函数 的区别(http:/ 执

9、行exec()后，老的进程上下文将被exec出来的新的进程上下文覆盖，新进程代替原进程执行。 执行system()后则相当于fork()出一个子进程，并等待此子进程执行完毕。24 6.2 Linux进程控制6.2.2 进程创建2. exec函数族p例如 列表传递方式execl(“/bin/ps”, “ps”, “-o”, “pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm”, NULL): 字符指针数组传递方式char *const ps_argv=“ps”, “-o”, “pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm”, NULL;execv(“/bin/

10、ps”, ps_argv); 可指定环境变量const char *ps_envp=“PATH=/bin:/usr/bin”, “TERM=console”, NULL;execle(“/bin/ps”, “ps”, “-o”, “pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm”, NULL, ps_envp);execve(“/bin/ps”, ps_argv, ps_envp); 路径自动搜索功能execlp(“ps”, “ps”, “-o”, “pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm”, NULL);execvp(“ps”, ps_argv);

11、25 6.2 Linux进程控制2. exec函数族（续）p例6-3：设计程序，用fork创建一个子进程，显示子、父进程号；显示当前目录下的文件信息；在父进程中亦显示子进程号与父进程号。26 6.2 Linux进程控制2. exec函数族（续）p例：设计程序，用fork创建一个子进程，显示子、父进程号；显示当前目录下的文件信息；在父进程中亦显示子进程号与父进程号。运行结果：27 6.2 Linux进程控制2. exec函数族（续）结果含义：http:/ 6.2 Linux进程控制2. exec函数族（续）29 6.2 Linux进程控制6.2.3 进程终止正常终止（1）在main函数内执行re

12、turn语句，等效于调用exit（2）调用exit函数。此函数由ANSI C定义，执行终止处理，关闭标准I/O（3）调用_exit系统函数，此函数由exit调用。异常终止（1）调用abort（2）由一个信号终止。30 6.2 Linux进程控制p exit函数与_exit函数的区别进程开始运行调用退出处理函数清理I/O缓冲调用exit系统调用进程结束运行_exit()exit()31 6.2 Linux进程控制pexit函数与_exit函数的区别（续）_exit()函数直接终止进程运行，清除其使用的内存空间，并清除其在内核中的各种数据；可能造成缓冲区中的数据丢失exit()函数则在程序退出之前

13、查看文件的打开情况，把文件缓冲区内容写回文件，能够保证数据的完整性，推荐使用。32 6.2 Linux进程控制p例：设计程序，要求子进程、父进程分别在输出文字后用exit函数、_exit函数终止进程。printf函数使用缓冲I/O方式，遇到”n”换行符时，自动从缓冲区将记录读出。此处无”n”，加之调用的是_exit函数，故无法输出该条语句内容33 6.2 Linux进程控制p例：设计程序，要求子进程、父进程分别在输出文字后用exit、_exit终止进程。（续） 运行结果：34 6.2 Linux进程控制p例（续） 若将源代码改为： 则运行结果为：35 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸

14、进程(zombie)p 一个已经终止运行、但其父进程尚未对其进行善后处理（获取被终止的子进程的有关信息、释放被它占用的资源）的进程被称为僵尸进程（Zombie）。p ps命令（ps 进程ID）将僵尸进程的状态显示为Zp 例如fork函数创建子进程后，子进程的终止可能晚于父进程的终止，当父进程终止后，子进程还没有终止，子进程就会进入一种无父进程的状态，变成僵尸进程。（该说法不正确，见例6-2.c）p 使用wait或waitpid函数，使得子进程的终止早于父进程的终止，让父进程了解子进程终止时的状态，避免/清除僵尸进程。p wait函数使父进程阻塞，直到子进程终止或者父进程收到一个指定的信号。wa

15、it函数是waitpid函数的特例。36 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程p 例6-5：僵尸进程的产生。僵尸进程产生的原因：子进程运行结束时，父进程在睡眠，父进程无法对子进程进行“善后”处理，因此子进程变为僵尸进程。37 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程p 例6-5：（续）运行结果：程序运行结束时，init进程自动清理它所继承的僵尸进程38 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程p 例6-5：（续）消除僵尸进程的产生：39 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程p 例6-5：（续）消除僵尸进程的产生：运行结果40 6.2 Linux进程控制6.2.4

16、 僵尸进程p wait函数 等待子进程中断或结束，即wait()暂停目前进程的执行，直到有信号到来或子进程终止 函数原型：pid_t wait(int *status); /status是子进程状态值 执行成功则返回子进程的进程号（PID），如有错误则返回-1，失败原因存于errno中 所需头文件：#include #includep waitpid函数 函数原型：pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options); 其中，pid是子进程号，status是子进程状态值，options可为041 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程p

17、例6-6：设计一个程序，创建一个子进程，子进程显示自己的进程号（PID）后暂停一段时间（5S）；父进程等待子进程执行，直至其结束；父进程打印所等待进程的进程号（PID）、所等待进程的退出状态。开始用fork函数创建子进程判断返回值父进程用wait函数等待子进程阻塞父进程捕获子进程终止、后续操作结束出错父进程暂停打印文字，显示自身进程号（PID）等待5S子进程终止子进程=0042 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程p 例6-6（续）43 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 例6-6（续）p 说明： 当子进程退出时，向父进程发送一个SIGCHLD信号 此前，子进程状

18、态一直保留在内存中，直到其父进程调用wait函数收集状态信息，才会清空该进程状态 父进程调用wait，阻塞父进程的运行，等待子进程正常结束，从而避免了子进程成为僵尸进程。 在wpid=wait(&status)语句中，子进程结束后，将结束状态存于status WEXITSTATUS(status),取得子进程中exit()函数返回的代码44 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 附：宏是一种规则或模式，或称语法替换。用于说明某一特定输入(通常是字符串)如何根据预定义的规则转换成对应的输出(通常也是字符串)。这种替换在预编译时进行，称作宏展开。判断子进程结束情况的几个宏

19、：WIFEXITED(status) 如果子进程正常结束则为非0值WEXITSTATUS(status) 取得子进程中exit()返回的结束代码（一般先用WIFEXITED判断是否正常结束）WIFSIGNALED(status) 如果子进程因为信号而结束，此宏值为真WTERMSIG(status) 取得子进程因信号而终止的信号代码（信号编号）WIFSTOPPED(status) 如果子进程处于暂停执行情况，则此宏值为真（一般使用WUNTRACED时才出现此情况）WSTOPSIG(status) 取得引发子进程暂停的信号代码45 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 例6-7

20、在父进程中使用waitpid函数等待子进程，子进程结束时通过调用exit(3)向父进程发送结束信号。父进程通过WIFEXITED(status)取得子进程返回的结束代码。46 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 例6-7 （续）运行结果：思考题1：6-6.new.c思考题2：6-6.new3.c47 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 例6-8：设计程序，由用户选择是否创建子进程，父进程判断子进程是否正常终止。48 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 例（续）49 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 例6-8（续）

21、运行结果：50 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 例6-8（续）运行结果：51 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 例6-8（续）在没有语法、语义错误的情况下，有时多进程程序的输出变得不可控例如，去掉waitpid函数的运行结果：52 6.2 Linux进程控制6.2.4 僵尸进程（续）p 例6-8（续）去掉waitpid函数的运行结果（续）：因此要养成使用完进程后及时终止的习惯，且要灵活使用wait、waitpid函数，让子进程工作完成后再终止当前进程。53 6.2 Linux进程控制守护进程（daemon）是运行在后台，且一直在运行的一种特殊进程。

22、它独立于控制终端，且周期性地执行某种任务或等待处理某些发生的事件。6.3.1 守护进程及其特性守护进程在后台运行（最重要的特性）守护进程必须与其运行前的环境隔离开来（这些环境通常是守护进程从它的父进程（特别是shell）中继承下来的），具体环境包括l未关闭的文件描述符l控制终端l会话和进程组l工作目录以及文件创建掩码等守护进程的启动方式有其特殊之处：l可以从启动脚本/etc/rc.d中启动l可以由作业控制进程crond启动l可以由用户终端（通常是shell）执行启动54 6.2 Linux进程控制6.3.2 编写守护进程的要点（1）创建子进程，终止父进程 该步骤使得程序在shell终端造成已经

23、运行完毕的假象，之后的工作都在子进程中完成，使程序以僵尸进程形式运行（有问题），在形式上与控制终端脱离。代码如下：pid=fork();if (pid0) exit(0); /终止父进程（2）在子进程中创建新会话（此为最重要的一步） 调用setsid函数创建一个新的会话，使进程摆脱原会话、原进程组、原控制终端的控制。（3）改变工作目录 调用chdir函数改变当前工作目录，如”/”或”/tmp” .55 6.2 Linux进程控制6.3.2 编写守护进程的要点（续）（4）重设文件创建掩码 调用umask函数，把文件创建掩码设置为0，例如umask(0)，从而免去子进程使用文件时所产生的诸多麻烦，

24、大大增强该守护进程的灵活性。（5）关闭文件描述符 子进程从父进程那里继承的一些已经打开的文件，可能消耗系统资源。可采用如下方式关闭文件描述符。for (i=0; iNOFILE; i+) close(i);for (i=0; iMAXFILE; i+) close(i);附：dup2函数的使用：http:/ 6.2 Linux进程控制6.3.3 守护进程的编写p 例6-9：设计6-9.c以及init.c. 其中init.c负责生成守护进程；主程序每隔10秒向/tmp目录中的日志6-9.log报告运行状态57 6.2 Linux进程控制6.3.3 守护进程的编写p 例6-9（续）调用该函数后，主

25、程序变成了守护进程/参考P195页fopen函数58 6.2 Linux进程控制6.3.3 守护进程的编写p 例6-9：运行结果59 6.2 Linux进程控制6.3.3 守护进程的编写p Linux系统中，编写调试守护进程，一般利用系统的日志服务。通过调用syslog函数控制所编写的守护进程的警告信息。例如将出错信息写入系统日志文件/var/log/syslogp 例6-10 设计一个程序，要求运行后成为守护进程，守护进程又创建一个子进程；守护进程（第一子进程）和子进程（第二子进程）都调用syslog函数，把结束前的状态写入系统日志文件。6061 6.2 Linux进程控制6.3.3 守护进

26、程的编写 例6-10（续）注：setsid函数用于创建一个新会话，让子进程摆脱原会话、原进程组、原控制终端的控制，从而使子进程完全独立出来62 6.2 Linux进程控制6.3.3 守护进程的编写 例6-10（续）63 6.2 Linux进程控制6.3.3 守护进程的编写p 例6-10：运行结果p 该程序展示了如何利用系统日志管理服务，通过写入系统日志文件的形式调试守护进程64 6.2 Linux进程控制6.3.3 守护进程的编写p 相关知识介绍所需头文件#include 函数功能打开系统记录文件函数原型void openlog(char *ident, int option, int facility);函数传入值option参数：LOG_PID 将信息字符串加上产生信息的进程号（PID）（一般指父进程号？错！？错！）facility参数：LOG_DAEMON 由系统daemon产生的信息函数返回值无openlog函数参考：http:/ 6.2 Linux进程控制6.3.3 守护进程的编写p 相关知识介绍所需头文件#include 函数功能将信息记录至系统日志文件函数原型void syslog(int priority, char *format, );函数传入值priority指定信息