Linux进程管理(3)：总结

7. exit与_exit的差异

为了理解这两个系统调用的差异，先来讨论文件内存缓存区的问题。 在linux中，标准输入输出（I/O）函数都是作为文件来处理。对应于打开的每个文件，在内存中都有对应的缓存，每次读取文件时，会多读一些记录到缓存中，这样在下次读文件时，就在缓存中读取；同样，在写文件时也是写在文件对应的缓存中，并不是直接写入硬盘的文件中，等满足了一定条件（如达到一定数量，遇到换行符\n或文件结束标志EOF）才将数据真正的写入文件。这样做的好处就是加快了文件读写的速度。但这样也带来了一些问题，比如有一些数据，我们认为已经写入了文件，但实际上没有满足一定条件而任然驻留在内存的缓存中，这样，如果我们直接用_exit（）函数直接终止进程，将导致数据丢失。如果改成exit，就不会有数据丢失的问题出现了，这就是它们之间的区别了.要解释这个问题，就要涉及它们的工作步骤了。

exit()：通过前面源代码分析可知，在执行该函数时，进程会检查文件打开情况，清理I/O缓存，如果缓存中有数据，就会将它们写入相应的文件，这样就防止了文件数据的丢失，然后终止进程。

_exit()：在执行该函数时，并不清理标准输入输出缓存，而是直接清除内存空间，当然也就把文件缓存中尚未写入文件的数据给销毁了。由此可见，使用exit()函数更加安全。

此外，对于它们两者的区别还有各自的头文件不同。exit()在stdlib.h中，_exit()在unistd.h中。一般情况下exit(0)表示正常退出,exit(1)，exit(-1)为异常退出，0、1、-1是返回值，具体含义可以自定。还要注意return是返回函数调用，如果返回的是main函数，则为退出程序 。exit是在调用处强行退出程序，运行一次程序就结束。

下面是完整的Linux进程运行流程：

arch/x86/include/asm/unistd_32.h:fork()        用户空间来调用（如C程序）
--->int $0×80		产生0x80软中断
--->arch/x86/kernel/entry_32.S:ENTRY(system_call)  中断处理程序system_call()
--->执行SAVE_ALL宏		保存所有CPU寄存器值
--->arch/x86/kernel/syscall_table_32.S:ENTRY(sys_call_table) 系统调用多路分解表
--->arch/x86/kernel/process_32.c:sys_fork()
--->kernel/fork.c:do_fork()  复制原来的进程成为另一个新的进程
--->kernel/fork.c:copy_process()
--->struct task_struct *p;  定义新的进程描述符（PCB）
--->clone_flags标志的合法性检查
--->security_task_create()    安全性检查(SELinux机制)
--->kernel/fork.c:dup_task_struct()   复制进程描述符
--->struct thread_info *ti;  定义线程信息结构
--->alloc_task_struct()      为新的PCB分配内存
--->kernel/fork.c:arch_dup_task_struct()  复制父进程的PCB
--->atomic_set(&tsk->usage,2)    将PCB使用计数器设置为2，表示活动状态
--->copy_creds()   复制权限及身份信息
--->检测进程总数是否超过max_threads
--->初始化PCB中各个字段
--->sched_fork()    调度器相关设置
--->复制进程所有信息copy_semundo(), copy_files(),
--->copy_signal(), copy_mm()
--->copy_thread()    复制线程
--->alloc_pid()    分配pid
--->更新属性和进程数量计数
--->kernel/sched.c:wake_up_new_task()  把进程放到运行队列上，让调度器进行调度
--->kernel/sched.c:select_task_rq()  选择最佳的CPU（SMP中有多个CPU）
--->p->state = TASK_RUNNING    设置成TASK_RUNNING状态
--->activate_task()
--->enqueue_task()  把当前进程插入到对应CPU的runqueue上
--->有CLONE_VFORK标志：wait_for_completion()  让父进程阻塞，等待子进程结束
--->返回分配的pid
kernel/sched.c:schedule()    调度新创建的进程
进程运行中
exit()        用户空间来调用（如C程序）
--->0x80中断跳转到include/linux/syscalls.h:sys_exit()
--->kernel/exit.c:do_exit()    负责进程的退出
--->struct task_struct *tsk = current;    获取我的PCB
--->set_fs(USER_DS)    设置使用的文件系统模式
--->exit_signals()     清除信号处理函数并设置PF_EXITING标志
--->清除进程一系列资源exit_mm(), exit_files()
--->exit_fs(), exit_thread()
--->kernel/exit.c:exit_notify()  退出通知
--->forget_original_parent()  把我的所有子进程过继给init进程
--->kill_orphaned_pgrp()      向进程组内各进程发送挂起信号SIGHUP及SIGCONT
--->tsk->exit_signal = SIGCHLD;  向我的父进程发送SIGCHLD信号
--->kernel/exit.c:do_notify_parent()  通知父进程
--->如果父进程处理SIGCHLD信号，返回DEATH_REAP
--->如果父进程不处理SIGCHLD信号，返回传入时的信号值
--->__wake_up_parent()    唤醒父进程
--->通知返回DEATH_REAP，设置exit_state为EXIT_DEAD    我退出并且死亡
--->否则设置我为EXIT_ZOMBIE      我退出但没死亡，成为僵尸进程
--->如果为DEATH_REAP：release_task()    我自己清理相关资源
--->如果为僵尸，在我的父进程退出时我会过继给init进程，由init负责清理
--->exit_io_context()    清理IO上下文
--->preempt_disable()    禁用抢占
--->tsk->state = TASK_DEAD;    设置我为进程死亡状态
--->kernel/sched.c:schedule()  释放我的PCB，调度另一个新的进程

清理僵尸进程：wait系统调用			等待子进程结束
--->0x80中断最后到达kernel/exit.c:do_wait()
--->do_wait_thread()
--->wait_consider_task()
--->如果子进程为EXIT_DEAD，返回0，wait调用返回，子进程自己清理自己
--->如果子进程为EXIT_ZOMBIE：wait_task_zombie()
--->xchg()    设置僵尸子进程为EXIT_DEAD
--->release_task()    清理僵尸子进程

下面是基本的执行流程图：



图1 Linux进程管理的执行流程