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：

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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