《Linux从0到99》六 进程概念 下

Posted 2021-07-26 AURORA_CODE

进程概念 下

• 1. 僵尸进程
• • 01 僵尸进程的概念
  • 03 解决僵死状态/僵尸进程
  • 04 僵尸进程的模拟实现
  • 05 僵尸进程的危害
• 2. 孤儿进程
• • 01 孤儿进程的概念
  • 02 孤儿进程的模拟实现
  • 03 孤儿进程的危害
• 3. 进程优先级
• • 01 PRI and NI
  • 02 PRI vs NI
  • 查看进程优先级的命令
• 4. 环境变量
• • 01 为什么需要环境变量（环境变量的概念）
  • 02 常见环境变量
  • 03 如何查看环境变量
  • 04 环境变量相关命令
  • 05 环境变量的组织方式
  • 06 通过代码如何获取环境变量
  • 07 通过系统调用获取或设置环境变量
  • 08 环境变量的全局性

1. 僵尸进程

01 僵尸进程的概念

子进程在父进程之前退出，而父进程又没有调用wait或者waitpid获取其退出信息。子进程还需要在其PCB中保存其退出的相关信息，所以，子进程的执行主体已经结束，但是操作系统并没有释放该进程PCB结构，以满足父进程后续对该子进程退出信息的查询（父进程依旧运行）。在子进程结束运行之后，父进程读取其退出状态之前，我们称该子进程为僵尸进程。

03 解决僵死状态/僵尸进程

由父进程调用wait或者waitpid获取其退出信息，但是调用wait或者waitpid的进程会阻塞运行，导致父进程在子进程结束之前不能执行其他事情。在此基础之上可用以下三种方式解决

1. 重启操作系统（最简单，但不推荐）
2. 利用信号SIGCHLD,子进程状态改变后会向其父进程发送SIGCHLD信号。父进程在接受到该信号后，在信号处理函数中调用wait或者waitpid。
3. 将父进程给杀掉，使子进程变为孤儿进程，从而交由init进程处理其退出信息

04 僵尸进程的模拟实现

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

int main()
{
    pid_t pid=fork();
    if(pid < 0)
    {
        perror("fork:");
        return 0;
    }
    else if(pid == 0)
    {
        printf("This is child! PID:%d\\n",getpid());
        sleep(3);
    }
    else 
    {
        while(1)
        {
            printf("This is parent! PID:%d\\n",getpid());
            sleep(3);
        }
    }
    return 0;
}

05 僵尸进程的危害

• 进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关心它的进程（父进程），你交给我的任务，我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取，那子进程就一直处于Z状态。
• 维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说， Z状态一直不退出， PCB一直都要维护。
• 如果一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，就会造成内存资源的浪费。对象本身就要占用内存，想想C中定义一个结构体变量（对象），是要在内存的某个位置进行开辟空间！

2. 孤儿进程

01 孤儿进程的概念

父进程结束或者异常终止，且子进程继续运行。此时子进程的PPID被设置为1，即init进程。init进程接管了该子进程，并等待它结束，在父进程退出之后，子进程退出之前，该子进程属于孤儿进程（在Linux高性能服务器编程中也被称为僵尸进程）

02 孤儿进程的模拟实现

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

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if(pid<0)
    {
        perror("fork:");
        return 0;
    }
    else if(pid == 0)
    {
        while(1)
        {
            printf("This is child! PID:%d\\n",getpid());
            sleep(3);
        }
    }
    else 
    {
        printf("This is parent! PID:%d\\n",getpid());
    }
}

03 孤儿进程的危害

无论哪种情况，如果父进程没有正确的处理子进程的返回信息，子进程都将停留在僵尸态或者孤儿态，并占据着内核资源。这是不允许的，毕竟内核资源有限。

3. 进程优先级

基本概念：
cpu资源分配的先后顺序，就是指进程的优先权（priority）。
优先权高的进程有优先执行权利。配置进程优先权对多任务环境的linux很有用，可以改善系统性能。还可以把进程运行到指定的CPU上，这样一来，把不重要的进程安排到某个CPU，可以大大改善系统整体性能

01 PRI and NI

• RI也还是比较好理解的，即进程的优先级，或者通俗点说就是程序被CPU执行的先后顺序，此值越小进程的优先级别越高
• 那NI呢?就是我们所要说的nice值了，其表示进程可被执行的优先级的修正数值
• PRI值越小越快被执行，那么加入nice值后，将会使得PRI变为：PRI(new)=PRI(old)+nice
• 这样，当nice值为负值的时候，那么该程序将会优先级值将变小，即其优先级会变高，则其越快被执行
• 所以，调整进程优先级，在Linux下，就是调整进程nice值
• nice其取值范围是-20至19，一共40个级别。

02 PRI vs NI

• 需要强调一点的是，进程的nice值不是进程的优先级，他们不是一个概念，但是进程nice值会影响到进程的优先级变化。
• 可以理解nice值是进程优先级的修正修正数据

查看进程优先级的命令

用top命令更改已存在进程的nice：
top
进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值
注意：

• 竞争性: 系统进程数目众多，而CPU资源只有少量，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便具有了优先级
• 独立性: 多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰
• 并行: 多个进程在多个CPU下分别，同时进行运行，这称之为并行
• 并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发

4. 环境变量

01 为什么需要环境变量（环境变量的概念）

• 环境变量(environment variables)一般是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数
• 如：我们在编写C/C++代码的时候，在链接的时候，从来不知道我们的所链接的动态静态库在哪里，但是照样可以链接成功，生成可执行程序，原因就是有相关环境变量帮助编译器进行查找。
• 环境变量通常具有某些特殊用途，还有在系统当中通常具有全局特性

02 常见环境变量

PATH : 指定命令的搜索路径
HOME : 指定用户的主工作目录(即用户登陆到Linux系统中时,默认的目录)
SHELL : 当前Shell,它的值通常是/bin/bash

03 如何查看环境变量

echo $NAME //NAME:你的环境变量名称

04 环境变量相关命令

1. echo: 显示某个环境变量值
   

2. export: 用于设置或显示环境变量
   语法： export [-fnp][变量名称]=[变量设置值]
   参数说明：

• -f 　代表[变量名称]中为函数名称。
• -n 　删除指定的变量。变量实际上并未删除，只是不会输出到后续指令的执行环境中。
• -p 　列出所有的shell赋予程序的环境变量。

举例说明：
a. 显示环境变量

b. 定义环境变量
c. 定义环境变量赋值

3. env: 显示所有环境变量
   

4. unset: 清除环境变量
   语法：unset [-fv][变量或函数名称]
   参数：

• -f 　仅删除函数。
• -v 　仅删除变量。

举例说明：

5. set: 显示本地定义的shell变量和环境变量

05 环境变量的组织方式

每个程序都会收到一张环境表，环境表是一个字符指针数组，每个指针指向一个以’\\0’结尾的环境字符串

06 通过代码如何获取环境变量

• 命令行第三个参数

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
	int i = 0;
	for(; env[i]; i++)
	{
		printf("%s\\n", env[i]);
	}
	return 0;
}

• 通过第三方变量environ获取

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
	extern char **environ;
	int i = 0;
	for(; environ[i]; i++)
	{
		printf("%s\\n", environ[i]);
	}
	return 0;
}

07 通过系统调用获取或设置环境变量

• gentenv

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
	printf("%s\\n", getenv("PATH"));
	return 0;
}

08 环境变量的全局性

环境变量通常具有全局属性，可以被子进程继承下去

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

int main()
{
    char* env=getenv("MYENV");
    if(env)
    {
        printf("%s\\n",env);
    }
    return 0;
}

以上就是这篇文章的所有内容啦，感谢老铁有耐心看完。有啥错误请多多指正哈！码字不易，希望大佬们点个赞