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LINUX编程学习笔记(十四) 创建进程与 父子进程内存空间

2013-06-19 19:57 746 查看

1什么是进程:进程是一个执行中的程序

执行的程序: 代码->资源->CPU

进程有很多数据维护:进程状态/进程属性

所有进程属性采用的一个树形结构体维护

ps -a//所有进程

ps -aue //有效进程

进程状态:(man ps)

D Uninterruptible sleep (usually IO)

R Running or runnable (on run queue)

S Interruptible sleep (waiting for an event to complete)

T Stopped, either by a job control signal or because it is being traced.

W paging (not valid since the 2.6.xx kernel)

X dead (should never be seen)

Z Defunct ("zombie") process, terminated but not reaped by its parent.

For BSD formats and when the stat keyword is used, additional characters may be

displayed:

< high-priority (not nice to other users)

N low-priority (nice to other users)

L has pages locked into memory (for real-time and custom IO)

s is a session leader

l is multi-threaded (using CLONE_THREAD, like NPTL pthreads do) 多进程

+ is in the foreground process group 前台进程

top
实时查看进程

pstree 查看进程树

kill 向进程发送信号
kill -s 信号 进程ID

kill -l //查看所有信号

kill -s 9 224 //关闭224进程

2 创建进程

1 进程有关的创建函数

1.1 system

int system(const char*filename);

建立一个独立的进程,拥有独立的代码空间

等待新的进程执行完毕,system才返回(阻塞)

使用system调用函数(观察进程ID 观察阻塞)

新进程的返回值和system返回值有关系

1任何进程的返回值不要超过255

2 system中进程的返回值存放在system返回值的8-15位

可以通过printf("%d\n",r>>8 ); 这样来获得返回值

3 linux中有专用的获得返回状态的宏

WEXITSTATUS(status) //#include<wait.h> #include <sys/wait.h>

sys.c

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

int main()
{
printf("%d\n",getpid());
sleep(2);
return 254;
}

sys2.c
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <wait.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
int r;
printf("%d\n",getpid());
r = system("./sleep");
//printf("%d\n",r>>8 );
printf("%d\n",WEXITSTATUS(r));

}


gcc sys.c -o sleep

gcc sys2.c

./a.out

1.2 popen:创建子进程

FILE *popen(const char *command, const char *type);

int pclose(FILE *stream);

案例:使用popen调用ls -l 并且建立一个管道读取输出

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

int main()
{
FILE *fp = popen("cat file","r"); //注意这里是读取输出,不是打开文件 不能直接写文件名
//FILE *fp = popen("ls -l","r");
if(!fp)
{
perror("popen");
return 1;
}

int fd = fileno(fp);
int r;
char buf[1024] = {0};
while((r=read(fd,buf,1023)) > 0)
{
buf[r] = 0;
printf("%s",buf);
}
pclose(fp);

}


1.3 exec系列函数

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[]);

作用: 替换当前代码空间中的数据

函数本身不创建新的进程

第一个参数:替换的程序

第二个参数:
命令行

命令行格式:命令名 选项参数 NULL

命令行结尾必须是空字符串

execl execlp的区别:

execl 只在当前路径搜索

execlp 可以使用系统搜索路径(which能找到)

如果都找不到,可以使用绝对路径

命令锁指向的程序 命令本身 参数列表

如果返回-1 失败

#include <stdio.h>

int main()
{
int r = execl("/bin/ls","ls","-l",0); // 只能调用当前路径
//	int r = execlp("ls","ls","-l",0);// 能调用系统路径
printf("调用结束%d\n",r);
return 0;
}


1.4 fork

pid_t fork()

1 创建进程

2 新进程的代码是什么:克隆父进程的挨骂

而且克隆来执行的位置

3 在子进程中不调用fork 所有返回值=0

4 父子进程同时执行

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("创建进程前\n");
int pid = fork(); //父进程执行的
while(1)
{
if(pid == 0)
{
printf("子进程 %d\n",getpid());
}
else
{
printf("父进程 %d\n",getpid());
}
}
}


3 应用进程

使用fork实现多任务(unix本身是不支持线程的)

1 进程

2 线程

3 信号

4 异步

5 进程池与线程池

4 理解进程

1父子进程的关系

独立的两个进程

互为父子关系

使用pstree看到

├─gnome-terminal─┬─bash───a.out───a.out //父子关系

│ ├─bash───pstree

│ ├─gnome-pty-helpe

│ └─2*[{gnome-terminal}]

2 问题:

1如果父进程先结束 子进程在么办

子进程将变成孤儿进程,直接依托根进程(init)

孤儿 进程是没有危害的

init─┬─NetworkManager─┬─dhclient

│ └─{NetworkManager}

├─a.out

2 如果子进程先结束 父进程怎么办

子进程先结束,子进程会成为僵尸进程。

僵尸进程的特点: 不占用内存 cpu,但在进程任务管理树上占用一个节点(宝贵)

实际上僵尸进程会造成进程名额的资源浪费。一定要处理僵尸进程

├─gnome-terminal─┬─bash───pstree

│ ├─bash───a.out───a.out

3 僵尸进程使用wait回收(阻塞函数)

#include <sys/types.h>

#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

wait 阻塞直到任意进程结束,status来接收进程返回值,返回值表示返回的进程号

waitpid 阻塞直到指定进程结束

WEXITSTATUS(status) 解析返回值 status的 8-15位是进程的返回值

4 父进程怎么知道子进程退出?

子进程结束时,通常会向父进程发送一个SIGCHLD信号

5父进程处理子进程的信号

#include <signal.h>

typedef void (*sighandler_t)(int);

sighandler_t signal(int signum, sighandler_t handler);

signal 的功能 :

向系统注册,只要接收到信号signal,系统停止进程,执行handler函数,

当函数执行完毕,继续原来的进程 (软中断)

5.1实现处理函数

5.2 使用signal绑定信号与函数

只有当子进程退出时才用wait,因为wait是一个阻塞函数。所以wait和signal一起用。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
#include <signal.h>
void deal(int s)
{
printf("回收中\n");
sleep(5);
int status;
wait(&status);
printf("回收完毕%d\n",WEXITSTATUS(status));
}

int main()
{
printf("创建进程前\n");
int pid = fork(); //父进程执行的
if(pid == 0)
{
printf("子进程 %d\n",getpid());
sleep(5);
return 88;
}
else
{

printf("父进程 %d\n",getpid());
signal(SIGCHLD,deal);
while(1)
{
sleep(1);
printf("parent\n");
}
return 0;
}
}


zhao@ubuntu:~/unix/5$ ./a.out

创建进程前

父进程 2324

子进程 2325

parent

parent

parent

parent

回收中

回收完毕88

parent

parent

parent

^C

6 父子进程的内存空间

6.1全局变量 局部变量 堆变量 都会被子进程拷贝,但与原先的独立。

注意 堆内存被复制了,需要分别在各个进程中手动释放。

子进程克隆了父进程的全局区和局部区内存,但内存区域指向不同的物理空间。

尽管克隆但内存独立,不能相互访问。

进程间通信(IPC)是大问题。

6.2 内存映射与子进程:

内存映射的属性,决定子进程和父进程是否映射在同一物理空间。

MAP_SHARED: 映射到同一物理空间。 (改一个进程中的,其他进程的也变化)

MAP_PRIVATE:映射到不同的物理空间。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>

int main()
{
int *a = mmap(0,4,PROT_READ|PROT_WRITE,
MAP_ANONYMOUS|MAP_SHARED,0,0);
*a = 20;
int pid = fork(); //父进程执行的
if(pid == 0)
{
*a= 90;
printf("parent :a=%d\n",*a);//90
}
else
{
sleep(3);
printf("child :a=%d\n",*a);//90
}

}


因为使用的是MAP_SHARED ,所以射到了同一物理空间, 改动会影响其它的.

若使用MAP_PRIVATE 就可以映射到不同物理空间.

6.3 文件描述符的拷贝

每个进程都维护一个文件描述符列表。

父子进程间,拷贝了文件描述符, 相同文件描述符指向的是同一个文件内核对象。

1 各个进程的文件描述符都需要close。

2 对文件的读写会改变文件对象的读写指针位置,对所有进程都有影响。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>

int main()
{
int fd = open("test.txt",O_RDWR);
int pid = fork(); //父进程执行的
if(pid == 0)
{
printf("parent:\n");
char buf[1024] ={0};
lseek(fd,0,SEEK_SET);
read(fd,buf,1023);
printf("%s\n",buf);
close(fd);
}
else
{
printf("child:\n");
char buf[1024] ={0};
lseek(fd,0,SEEK_SET);
read(fd,buf,1023);
printf("%s\n",buf);
close(fd);
}

}


进程的数据交换,基于两种方式:

内存: 有序/无序:mmap

文件:有序/无序:普通文件

基于内核对象:文件/内存/队列
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