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进程管理 一、进程的基本概念     1、进程与程序         程序是存储在磁盘上的可执行文件，程序被加载到内存中开始运行称为进程，一个程序可以同时加载成多个进程，进程就是处于活动状态下的程序     2、进程的分类         进程根据功能不同一般分为三种类型:交互进程、批处理进程、守护进程             交互进程：由一个shell终端启动的进程，在运行过程中需要与用户进行交互操作，可以运行于前台，也可以在后台运行             批处理进程：该进程是一个进程的集合，负责按顺序执行预定于好的操作             守护进程：一般处于活跃状态，运行在后台，一般都是由系统在开机时通过启动系统脚本自动创建     3、查看进程         简单形式：ps        当前用户有控制终端的进程简单信息         列表心思：ps -auxw  以最大列宽显示所有进程的详细信息             USER            进程的属主             PID             进程的编号             %CPU            CUP的使用率             %MEM            内存的使用率(内存泄漏)             VSZ             虚拟内存使用的字节数             RSS             物理内存使用的字节数             TTY             终端设备号  ‘？’表示无终端控制             STAT        ****进程的状态                             /*                             要背                                     */                                             O   就绪态              等待被调度                                   R   运行态              Linux没有O,就绪态用R表示                                 S   可被唤醒的休眠态     例如系统中断、获得资源、收到信号都可以唤醒进入R                                     D   不可被唤醒睡眠态     只能被系统唤醒                                 T   暂停态              收到信号SIGSTOP转入T，收到SIGCONT转入R                                 Z   僵尸态(僵死态)                                 X   死亡态                             /*                                                                     */                                 <   高优先级                                 N   低优先级                                 s   进程组中的领导者                                 l   多线程的进程                                   +   处于后台的进程组             START TIME  进程运行总时间               COMMAND     进程的启动命令     4、父进程、子进程、孤儿进程、僵尸进程         一个进程可以被另一个进程创建，创建者称为被创建者的父进程，被创建者称为创建者的子进程，当子进程被父进程创建启动后在操作系统的调度下同时运行         当子进程先于父进程结束时，子进程会向父进程发送SIGCHLD信号，此时父进程应该区回收子进程的相关资源，如果父进程没有回收子进程，那么子进程就变成了僵尸进程         父进程先于子进程结束，子进程就变成孤儿进程，所有的孤儿进程都会被系统指定的一个进程领养接管，该进程就变成了孤儿进程的父进程     5、进程标识符(进程ID号)         每个进程都有一个以非负整数表示的唯一标识，即是进程ID（进程PID）         进程ID在任意时刻中都是唯一的，但是可以重用，进程一旦结束它的进程ID会被系统回收，过一段时间后可以继续分配给新的进程(延时重用)         pid_t getpid(void);         功能：获取调用者的进程ID         pid_t getppid(void);         功能：获取调用者父进程的进程ID
二、进程的创建         pid_t fork(void);         功能：创建一个子进程         返回值：成功时一次调用两次返回，子进程一定返回‘0’，父进程返回的是子进程的PID             当进程的数量超过了系统的限制可能会创建失败返回一次-1         注意：             1、子进程创建成功后，会与父进程同样从fork处开始继续往下执行，为了让父子进程分别执行不同的功能，可通过返回值的不同让他们进入不同的分支语句             2、****                 通过fork创建的子进程会拷贝父进程的数据段、bss段、堆、栈、I/O流的缓冲区等数据，与父进程共享代码段的数据，子进程会继承父进程的信号处理方式                ****             3、fork结束后，不确定是父进程先返回还是子进程先返回，可以通过休眠函数让另一个进程先执行usleep             4、通过fork创建的子进程可以共享父进程的文件描述符         练习：通过fork创建4个子进程，再为这四个子进程各自创建两个子进程
        pid_t vfork(void);         功能：以加载可执行程序的方式创建并运行子进程         返回值：成功时一次调用两次返回，子进程一定返回‘0’，父进程返回的是子进程的PID         注意：             1、子进程一定先返回，此时子进程不算完全创建成功，需要加载一个可执行程序来替换当前子进程的所有资源，替换完成后子进程才算完全创建成功，此时父进程才会返回
        使用exec系列函数让子进程加载可执行程序         int execl(const  char  *path,  const  char *arg, ...                        /* (char  *) NULL */);             path:要加载的可执行文件的路径             arg:命令行参数，...表示多个     最后一个一定要以NULL结尾         int execlp(const  char  *file, const char *arg, ...                        /* (char  *) NULL */);             file:要加载的可执行文件的名字，会根据PATH环境变量中记录的路径查找并加载该文件
        注意：如果想要指定一个路径，需要在配置文件中增加PATH的值
        int execle(const char  *path,  const  char *arg, ...                         /*, (char *) NULL, char *const envp[] */);             path:要加载的可执行文件的路径             arg:命令行参数，...表示多个     最后一个一定要以NULL结尾             envp:环境变量表         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[]);
        注意：             1、exec系列函数成功不返回，失败才返回-1             2、以vfrok、exec创建出来的子进程不会继承父进程的信号处理方式，但是能继承父进程的信号屏蔽集
        考点：对比fork和vfork的区别？             fork:                 1、是将父进程的整个地址包括地址中的内容拷贝给子进程                 2、共享数据段，bss，栈，堆 ，I/O流缓冲区，继承父进程的信号处理方式             vfork：                 1、和父进程共享父进程的地址，不是拷贝                 2、不共享数据段、bss等内容，编号继承父进程的信号处理方式，但能继承父进程的信号屏蔽集         int system(const char *command);         功能：创建子进程加载command程序来执行系统命令
三、进程的正常退出     1、执行了main函数的return n语句，该返回值可以被父进程接收到     2、进程调用了exit函数，也相当于正常退出，该函数属于C标准库提供的函数         void exit(int status);         功能：能在任意位置提前结束进程         status:结束状态码 EXIT_SUCCESS\EXIT_FAILURE,效果与main函数return 的值等同         注意：该函数不会返回             int atexit(void (*function)(void))             功能：向内核注册绑定一个进程结束前要执行的函数
            int on_exit(void (*function)(int,void*),void *arg);             功能：向内核注册绑定一个进程结束前要执行的函数                 arg:会在调用function的时候传递给该函数         进程正常退出前要完成的步骤：             1、要事先调用atexit、on_exit函数进行注册，如果注册了多个函数，结束时这些函数的执行顺序与注册顺序相反(栈)             2、冲刷并关闭所有打开状态下的标准IO流             3、调用_exit、_Exit函数               3、调用_exit、_Exit函数         void _exit(int status);         功能：结束进程，由系统提供         void _Exit(int status);         功能：结束进程，由标准库提供             1、它们的参数status会被父进程获取到             2、结束前会关闭所有打开状态下的系统IO的文件描述符             3、向父进程发出结束信号SIGCHLD             4、该函数不会返回     4、进程的最后一个线程执行了return语句     5、进程的最后一个线程执行了pthread_exit函数
四、进程的异常终止     1、进程调用了abort函数，产生了SIGABRT信号     2、进程接收到了其他进程的某些信号，导致终止     3、进程自己的错误操作导致终止，例如：段错误、除零等     4、进程的最后一个线程接收到了“取消”请求操作，并相应了请求
    注意：以上的异常终止方式都会让父进程无法获取结束进程的结束状态码，所以叫异常终止     注意：无论进程是如何结束的，他们的资源都会被回收，所有的文件描述符、文件指针都会被关闭
五、子进程的回收     对于任何结束方式，都希望父进程能够获取到，通过wait、waitpid函数可以直到子进程是如何结束的以及结束状态码         pid_t wait(int *status);     功能：等待任意子进程的结束，并获取其结束状态码         status：输出型参数     返回值：子进程的ID         1、如果所有子进程都还在正常运行，则阻塞等待         2、如果有一个子进程结束，立即返回该进程的结束状态码和pid         3、如果没有子进程运行，立即返回-1     WIFEXITED(status)         判断子进程是否是正常退出，如果是返回真     WEXITSTATUS(status)         如果子进程正常退出，可以获取正确的结束状态码，只获取低八位     WIFSIGNALED(status)         判断子进程是否异常退出，如果是返回真     WTERMSIG(status)         如果子进程是异常退出的，可以获取杀死该子进程的信号id         pid_t waitpid(pid_t pid, int *status,  int options);     功能：指定回收某个或者某些子进程的状态         pid：             <-1    等待组id为abs(pid)的进程组中的任意子进程结束             -1     等待所有子进程，与wait一样             0      等待调用者同组的任意子进程结束             >0     等待该进程结束         status：处理与wait等同         options：等待模式             0       正常的阻塞模式=wait             WNOHANG 非阻塞模式  如果没有子进程结束，立即返回0              WUNTRACED  如果等待的子进程中有处于暂停态的，立即返回该子进程的状态码              WCONTINUED 如果等待的子进程中有从暂停态转入运行态，立即返回该子进程的状态码                     用于判断和获取status的宏函数：              WIFSTOPPED 判断状态码，如果子进程是转入暂停态，返回真              WSTOPSIG   当子进程是暂停态返回时，获取导致暂停态的信号id              WIFCONTNUED  判断状态码，如果子进程是暂停态转入运行态，返回真     注意：         1、如果没有子进程结束 wait会阻塞等待，如果在父进程的业务逻辑代码出wait,会对父进程的业务产生阻塞影响，因为子进程结束时会给父进程发送SIGCHLD信号，可以通过在父进程中注册该信号处理函数，在函数内执行wait，就不影响父进程的业务执行，但是信号最好选择可靠信号         2、waitpid可以选择不阻塞等待，因此不需要像wait一样在信号处理函数中执行，可以直接在父进程的业务逻辑中调用不受影响