Linux之应用层看进程

Linux的进程（从应用层看）

目录

说明

  1. 进程是一个程序的一个执行的过程
  2. 进程是一个独立的可调度的任务
  3. 进程是系统资源分配的最小单位
  4. 进程是动态的；程序是静态的，保存在磁盘上的有序集合
  5. 进程具有并发性、交互性、独立性、动态性
  6. 进程有：交互式进程、批处理进程、守护进程

1. 查看所有进程命令

  1. 查看所有进程的命令

    ps aux

    1. 动态显示进程信息命令

    top

2. 进程关系树

列出关系树的命令 pstree

通过关系树可以知道最先启动的进程是 init(PID 1)

3. 程序中获取当前进程的pid

每个进程都有属于自己的pid, 父进程是ppid

1. 函数

pid_t getpid(void);//返回值：用来获取当前进程的PID
pid_t getppid(void);//返回值：parent //用来获取当前进程父进程的PID

  1. 代码示例

    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	printf("my id is %d\n",getpid()); //获取当前进程的PID
	printf("my parent id is %d\n",getppid());//获取当前父进程的PID
	return 0;
}

4. 进程说明

  1. 进程PID的最大值

    32位 PID 32767

    1. pid号的顺序

    顺序增加

    1. pid的回收

    每次进程结束，系统自动回收PID，虽然回收了PID但是不会立刻使用，当系统所有的PID都用没了，才开始使用使用的PID

    1. 进程和终端

    所有运行在linux终端的进程，他们的父进程都是终端，如果终端结束，终端上的所有进程结束

6. 进程的状态

就绪态、运行态、阻塞态

7. 创建子进程

  1. 需要fork函数来

    include <unistd.h>

     pid_t fork(void);

  2. 功能

    用于创建一个子进程，当执行完fork就会出现一个新进程（新进程为子进程吗，原来的进程为父进程）

    fork执行完，子进程会复制 父进程所有的东西，并且从fork语句后面开始执行

    父进程创建子进程，子进程会copy父进程资源，然后两个进程空间完全独立，
    子进程某个变量改变，父进程的不变

    1. 例子
    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	fork();//执行完此语句后，创建除了一个子进程，
	printf("Hello World!!\n");
	return 0;
}

    会打印出来两个 Hello World，分别是父进程和子进程打印的

    1. 如何判断, 父进程和子进程

    通过函数的返回值判断区分是当前是父进程还是子进程

    pid_t //函数的返回值

    pid_t pid = fork();

    //pid == -1 //fork函数执行失败

    //pid > 0 //说明为父进程，并且pid的值为子进程的PID

    // pid == 0 //说明为子进程

  3. 代码例子

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	pid_t pid = fork();
	if(pid == -1)
	{
		perror("fork failed");
		return -1;
	}
	else if(pid > 0)//说明为父进程
	{
		sleep(1);//加上延时，为了让子进程先运行
		printf("I am parent,myid is %d myppid is %d pid is %d\n",getpid(),getppid(),pid);
	}
	else if(pid == 0)//说明为子进程
	{
		printf("I am child,myid is %d myppid is %d pid is %d\n",getpid(),getppid(),pid);
	}
	return 0;
}

8. _exit和exit的区别

  1. exit函数

    1. 执行此函数后，结束当前进程（在结束当前进程前会刷新缓存区）

    2. 头文件和函数原型

      include <stdlib.h>

       void exit(int status)

    3. 参数

      status是一个整形的参数，可以利用这个参数传递进程结束时的状态。一般来说，0表示结束

      其他值表示出现了错误

      1. 例子
      	#include <stdio.h>
	#include <stdlib.h>

	int main(int argc, const char *argv[])
	{
		printf("hello world!!!"); //注意此处没有换行符
		exit(0); //执行词语句后，程序结束
		printf("hahahahahahaha!!!"); //此语句未被执行
		return 0;
	}

  2. _exit函数

    1. 功能

      执行此函数后，结束当前进程，//注意：_exit()调用程序之后直接结束程序，不刷新缓存区

    2. 头文件和函数原型

      include <unistd.h>

      void _exit(int status);

    3. 例子

      	#include <stdio.h>
	#include <unistd.h>
	#include <stdlib.h>

	int main(int argc, const char *argv[])
	{
		printf("hello world!!!");//注意此处没有换行符
		_exit(0); //执行此语句后程序结束，但是没有刷新缓存区，hello world打印输出不成功，程序运行什么也不显示
		printf("hahahahahahaha!!!"); //此语句依然未执行
		return 0;
	}

9. 父进程不应该比子进程先结束，父进程要负责回收子进程的资源

  1. 孤儿进程

    父进程先结束，子进程未结束，子进程默认会1号进程init(福利院)接管，回收子进程的资源

    1. 代码示例

      #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	pid_t pid = fork();
	if(pid == -1)
	{
		perror("fork failed");
		return -1;
	}
	else if(pid > 0)//说明为父进程
	{
		printf("I am parent,myid is %d myppid is %d pid is %d\n",getpid(),getppid(),pid);
	}
	else if(pid == 0)//说明为子进程
	{
		printf("I am child,myid is %d myppid is %d pid is %d\n",getpid(),getppid(),pid);
	}
	return 0;
}

      /////打印输出结果
      I am parent,myid is 4490 myppid is 3821 pid is 4491
      linux@ubuntu:~/0703/prcess$ I am child,myid is 4491 myppid is 1 pid is 0

      /////发现子进程的父进程ID是1，为init

    2. 僵尸进程

    子进程先结束，父进程未结束，但是父进程未调用wait族函数来回收子进程的资源，此时子进程叫做僵尸进程

    1. 例子

      	#include <stdio.h>
	#include <unistd.h>

	int main(int argc, const char *argv[])
	{
		pid_t pid = fork();
		if(pid == -1)
		{
			perror("fork failed");
			return -1;
		}
		else if(pid > 0)//说明为父进程
		{
			while(1) //父进程未结束
			{
				;//父进程开心的坐着自己的事
			}
		}
		else if(pid == 0)//说明为子进程
		{
			printf("child will over!!!\n");
			printf("I am child,myid is %d myppid is %d pid is %d\n",getpid(),getppid(),pid);
			exit(0); //子进程结束 
		}
		return 0;
	}

      ////////////重新开启一个新的终端

      linux@ubuntu:~$ ps aux | grep a.out
      linux 4550 88.2 0.0 1984 284 pts/2 R+ 22:59 0:30 ./a.out
      linux 4551 0.0 0.0 0 0 pts/2 Z+ 22:59 0:00 [a.out] //Z+说明为僵尸状态，zombie，僵尸进程

  2. 如何回收子进程的资源

    调用wait族函数

    1. wait族函数

      1. 功能

        当父进程执行此函数，父进程阻塞等待子进程结束

        父进程执行到wait函数就会阻塞，等待子进程的结束，一旦有一个

      2. 头文件及函数原型

        #include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

wait(NULL);
int statu;
wait(&statu);

      3. 函数参数

        status是整形指针，指向的对象用来保存子进程退出时的状态

        status若是空，表示忽略子进程退出时的状态

        status若不为空，表示保存子进程退出时的状态

        获取结束信息：

          	1. WIFEXITED(status)     测子进程是否正常退出(调用exit或者_exit()或者从main返回)  如果是正常退出 返回真 否则返回假
      2. WEXITSTATUS(status)   这个宏使用的前提是子进程正常退出  它会获取子进程调用exit中  exit里的参数

      4. 函数返回值

        成功：

        pid_t //返回值时结束的那个子进程的id

        失败：

        -1

      5. 例子

        对获取的子进程的结束状态的验证

        status //输出参数，里面保存的是子进程结束时的状态

        pid_t //返回值是结束的那个子进程的id

        #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	int status;
	pid_t child_id;
	pid_t pid = fork();
	if(pid == -1)
	{
		perror("fork failed");
		return -1;
	}
	else if(pid > 0)//说明为父进程
	{
	//	child_id = wait(NULL);//当父进程执行此语句后，处于阻塞状态,直到子进程结束后结束阻塞
		child_id = wait(&status);//当父进程执行此语句后，处于阻塞状态,直到子进程结束后结束阻塞
		printf("statu is %d\n",status);
		printf("WIFEXITED(status) is %d WEXITSTATUS(status) is %d\n",WIFEXITED(status),WEXITSTATUS(status));
	}
	else if(pid == 0)//说明为子进程
	{
		int x = 5;
		sleep(1);//虽然子进程加了延时，为了让父进程先运行，但是父进程执行wait()函数后处于阻塞状态
		x /= 0;// 执行此语句后，程序挂掉了
		printf("++++++++++++++++++++\n"); 
		exit(5);
	}
	return 0;
}

      6. 例子 对阻塞功能和返回值的验证

        #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	pid_t child_id;
	pid_t pid = fork();
	if(pid == -1)
	{
		perror("fork failed");
		return -1;
	}
	else if(pid > 0)//说明为父进程
	{
		child_id = wait(NULL);//当父进程执行此语句后，处于阻塞状态,直到子进程结束后结束阻塞
		printf("child_id is %d\n",child_id);//wait函数解除阻塞后的返回值，为刚结束子进程的PID
		printf("I am parent,myid is %d myppid is %d pid is %d\n",getpid(),getppid(),pid);
	}
	else if(pid == 0)//说明为子进程
	{
		sleep(1);//虽然子进程加了延时，为了让父进程先运行，但是父进程执行wait()函数后处于阻塞状态
		printf("I am child,myid is %d myppid is %d pid is %d\n",getpid(),getppid(),pid);
	}
	return 0;
}

  3. waitpid()函数

    1. 功能

      指定等待某一个子进程

    2. 头文件和函数原型

    #include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
		   pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
		
			waitpid(3830,NULL,WNOHANG); //不阻塞
			waitpid(3830,NULL,0); //阻塞

    1. 参数说明

      pid_t pid //pid > 0 回收进程的ID

      int *status //同wait,用来保存子进程结束的状态的

      option:

      WNOHANG 表示不阻塞,waitpid不阻塞而立即返回，此时值为0，结束后返回值为结束子进程pid

      0 阻塞

    2. 返回值

      0: 已经结束运行的子进程进程号
      0： 使用WNOHANG且没有子进程退出时，一直返回0，当子进程结束的时候，返回的是子进程的PID
      -1：出错

    3. 应用举例

      waitpid(31111, NULL, 0);

      //指定阻塞等待PID 31111 子进程结束

    4. 例子

    #include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	pid_t pid;
	pid = fork();
	if(pid == 0)
	{
		sleep(5);
		
		exit(0);
	}
	else if(pid > 0)
	{
		while(1)	//循环测试子进程是否退出
		{
			int ret = waitpid(pid,NULL,WNOHANG);	//调用waitpid，且父进程不阻塞
			if(ret == 0)
			{
				puts("child is not exited!!");	//若子进程未退出，则父进程暂停1s
				sleep(1);
			}
			else if(pid == ret)	//若发现子进程退出，打印输出相应情况
			{
				printf("child is exited!!\n");
				break;
			}
			else
			{
				printf("some error occured!!\n");
				break;
			}
		}
	}
	return 0;
}

10. Linux的进程分类

  1. 前台进程

    前台进程占用终端

    1. 后台进程

    后台进程不占用终端

    1. 切换前后台的快捷键

    ./a.out & //将程序运行在后台

    jobs //查看后台进程的运行情况

    fg 1 //将后台进程编号为1的进程拿到前台运行

    ctrl + z //将前台进程放到后台并处于停止状态

    ctrl + c //结束进程

11. 如何编写守护进程

  1. 查看守护进程

    ps -axj

  2. 如何创建守护进程

    需要五个步骤

    1. 创建子进程，结束父进程(让其成为孤儿进程)
    2. 子进程创建新会话(setsid()函数)
    3. 修改当前目录(chdir(“/tmp”)) //不一定修改为这个目录
    4. 重置文件权限掩码(umask(0)) //不是必须的
    5. 关闭子进程从父进程复制过来的文件描述符

  3. 例子

    ///////打开一个文件，文件描述符从3开始，0、1、2已经被标准输入、标准输出、标准错误说出占用

    #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	pid_t pid = fork();
	if(pid > 0)
	{
		//1.创建一个子进程，结束父进程
		exit(0);
	}
	else if(pid == 0)
	{
		//2.创建一个新的会话，脱离原来会话，进程组，最主要脱离原来的控制终端
		setsid();
		//3.修改进程当前目录 
		chdir("/tmp");
		//4.重置文件权限掩码
		umask(0);
		//5.关闭文件描述符
		int num = getdtablesize();
		int i;
		for(i = 0; i < num; i++)
		{
			close(i);
		}
		//////守护进程做的事//////
		int fd = open("hello.txt",O_WRONLY | O_CREAT,0666);
		while(1)
		{
			write(fd,"hello\n",strlen("hello\n")+1);
			sleep(1);
		}
	}
	return 0;

}

  4. 例子创建守护进程，时间每隔两秒，向mydaemon.txt文件写入系统时间

    #include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <time.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	pid_t pid = fork();
	if(pid > 0)
	{
		//1.创建一个子进程，结束父进程
		exit(0);
	}
	else if(pid == 0)
	{
		//2.创建一个新的会话，脱离原来会话，进程组，最主要脱离原来的控制终端
		setsid();
		//3.修改进程当前目录 
		chdir("/tmp");
		//4.重置文件权限掩码
		umask(0);
		//5.关闭文件描述符
		int num = getdtablesize();
		int i;
		for(i = 0; i < num; i++)
		{
			close(i);
		

		}
		//////守护进程做的事//////
		int fd = open("hello.txt",O_WRONLY | O_CREAT | O_TRUNC,0666);
		time_t rawtime;
		char buf[100] = { 0 };
		while(1)
		{
			time(&rawtime);
			sprintf(buf,"%s",ctime(&rawtime));
			write(fd,buf,strlen(buf));
			sleep(2);
		}
	}
	return 0;

}

12. exec函数族(通过下面的函数可以执行另一个程序)

  1. 功能

    用fork函数创建子进程后，子进程往往要调用一种exec族函数来执行另一个程序。

    当进程调用一种exec函数时，该进程完全由新程序替换，而新程序则从其main函数开始执行。因为调用exec并不创建新进程，所以前后的进程ID并未改变。exec只是用另一个新程序替换了当前进程的正文、数据、堆和栈段

    exec函数族， 一个进程中只会执行一次， 执行成功，原进程退出--新进程开始运行

    1. 头文件及函数原型
    (2)头文件及函数原型

	#include <unistd.h>

	int execl(const char *path, const char *arg, ...);
	int execlp(const char *file, const char *arg, ...); 
	int execle(const char *path, const char *arg,
		  ..., char * const envp[]);
	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[]);

    l //list 缩写 希望接收以逗号分隔的参数列表，列表以NULL作为结尾标志

    p //PATH 系统会按照PATH环境变量中路径进行查找命令

    e //enviroment 缩写 指定当前进程所使用的环境变量

    v //vertor 缩写 参数传递为以NULL结尾的字符指针数组

    六个函数返回：若出错则为- 1，若成功则不返回

    1. 例子 execl()
    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	execl("/bin/ls","ls","-l",NULL); //因为没有p指定PATH环境变量，所以ls命令需要加上路径
	return 0;
}
    1. 例子 execv
    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	char *args[] = {"ls","-l",NULL};//注意字符指针数组最后一个元素一定要是NULL

	execv("/bin/ls",args);
	return 0;
}
    1. 例子 execvp
    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	char *args[] = {"ls","-l",NULL};//注意字符指针数组最后一个元素一定要是NULL

	execvp("ls",args);
	return 0;
}
    1. 例子 execle
    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	char *envp[] = {"PATH=/tmp","NAME=zhangsan","HOME=haha",NULL};
	execle("/usr/bin/env","env",NULL,envp);
	return 0;
}
    1. 例子 execvpe
    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	char *args[] = {"env",NULL};
	char *envp[] = {"PATH=/tmp","NAME=zhangsan","HOME=haha",NULL};
	execvpe("env",args,envp);
	return 0;
}
    1. 例子 execlp 经常与多进程组合使用，用一个子进程单独执行execlp程序
    #include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(int argc, const char *argv[])
{
	pid_t pid;
	pid = fork();
	if(pid > 0)
	{
		wait(NULL);
		printf("I am parent!!!\n");
	}
	else if(pid == 0)
	{
		execlp("date","date",NULL);
		printf("hello world!!!\n");//此语句未被执行
	}
	return 0;
}
posted @ 2021-05-12 09:51  make_wheels  阅读(166)  评论(0)  编辑  收藏  举报