Linux进程控制

Posted 银背欧尼酱

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Linux进程控制相关的知识,希望对你有一定的参考价值。


前言

今天将为大家详细介绍进程控制的相关知识。如exit和_exit函数的区别、fork函数的原理、虚拟地址空间、进程创建、进程终止、进程等待、进程程序替换等知识。让我们一起来学习吧!


一,进程创建

1.1 fork函数初识

在linux中fork函数是非常重要的函数,它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程,而原进程为父进程

进程调用fork,当控制转移到内核中的fork代码后,内核做:

  • 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
  • 将父进程部分数据结构内容拷贝到子进程
  • 添加子进程到系统进程列表当中
  • fork返回,开始调度器调度

注意:fork之后,谁先执行完全由调度器决定。

fork函数的返回值:

  • 子进程返回0
  • 父进程返回子进程的pid(进程号)

fork调用失败的原因:

  • 系统中有太多的进程
  • 实际用户的进程超过了限制

进程间的运行是抢占式执行:

使用fork创建出来的子进程,父子进程在执行各自的代码时,也是抢占式执行的。

1.2 虚拟地址空间

注:

  • 1.在代码中打印出来的地址并非是物理地址,而是虚拟地址。
  • 2.虚拟地址的产生,是由于操作系统为了方便统一管理物理内存诞生的。
  • 3.虚拟地址并不能够保存数据,保存数据还是在物理内当中保存的。所以,当一个进程在使用虚拟地址访问数据的时候,操作系统需要通过虚拟地址找到物理地址,从而促使进程访问数据。

将虚拟地址转化为物理地址的方式:分段式,分页式,段页式

1.分页式:

虚拟地址 = 页号 + 页内偏移

页号 = 虚拟地址 / 页的大小

页内偏移 = 虚拟地址 % 页的大小

2.分段式:

3.段页式:

1.3 其他概念

并行和并发:

并行:多个进程同时拥有不同的CPU,进行运算,称之为并行。

并发:多个进程在同一时刻只能有一个进程拥有CPU进行运算,称之为并发。

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

二,进程终止

2.1 进程退出的场景

  • 代码运行完毕,结果正确
  • 代码运行完毕,结果不正确
  • 代码异常终止

2.2 进程常见的退出方法

正常终止:

  • 1.从main返回
  • 2.调用exit
  • 3.调用 _exit

异常退出:

  • ctrl + c , 信号终止

2.2.1 exit函数和 _exit函数的原理

_exit函数

#include <unistd.h>
void _exit(int status);
参数:status 定义了进程的终止状态,父进程通过wait来获取该值

该函数为系统调用函数,谁调用谁退出。

status : 进程退出的状态码

exit函数

#include <unistd.h>
void exit(int status);

该函数为库函数,谁调用谁退出。

status : 进程退出的状态码

exit函数最后也会调用_exit,但在调用 _exit之前,还做了其他工作:

  • 1.执行用户通过自定义的清理函数
  • 2.刷新缓冲区

2.2.2 exit函数和 _exit函数的区别

exit函数在调用_exit函数之前,通过atexit函数或on_exit定义清理函数。

int atexit(void (*function)(void));
参数:参数为函数指针类型,接受一个函数的地址
函数的返回值为void,参数也是void

atexit函数是注册了一个函数mycallback,注册并不是调用。

当main函数结束之后,才会调用刚刚注册的mycallback函数。

回调函数执行步骤:

  1. 注册回调函数
  2. 调用回调函数

刷新缓冲区的办法:

1.main函数的return返回之后

2.fflush : 强制刷新

3.\\n

4.exit函数

三,进程等待

3.1 进程等待的必要性

  • 之前讲过,子进程退出,父进程如果不管不顾,就可能造成“僵尸进程”的问题,进而造成内存泄漏。
  • 另外,进程一旦变成僵尸状态,那就刀枪不入,kill -9也无能为力,因为谁也没有办法杀死一个已经死去的进程。
  • 最后,父进程派给子进程的任务完成的如何,我们需要知道。如,子进程运行完成,结果是对还是不对,或者是否正常退出。
  • 父进程通过进程等待的方式,回收子进程资源,获取子进程退出信息。

3.2 进程等待的方法

wait方法

#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int*status);
返回值:
 成功返回被等待进程pid,失败返回-1。
参数:
 输出型参数,获取子进程退出状态,不关心则可以设置成为NULL

waitpid方法

pid_ t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
返回值:
 当正常返回的时候waitpid返回收集到的子进程的进程ID;
 如果设置了选项WNOHANG,而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集,则返回0;
 如果调用中出错,则返回-1,这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在;
参数:
 pid:
 Pid=-1,等待任一个子进程。与wait等效。
 Pid>0.等待其进程ID与pid相等的子进程。
 status:
 WIFEXITED(status): 若为正常终止子进程返回的状态,则为真。(查看进程是否是正常退出)
 WEXITSTATUS(status): 若WIFEXITED非零,提取子进程退出码。(查看进程的退出码)
 options:
 WNOHANG: 若pid指定的子进程没有结束,则waitpid()函数返回0,不予以等待。若正常结束,则返回该子进
程的ID。
  • 如果子进程已经退出,调用wait/waitpid时,wait/waitpid会立即返回,并且释放资源,获得子进程退

    出信息。

  • 如果在任意时刻调用wait/waitpid,子进程存在且正常运行,则进程可能阻塞。

  • 如果不存在该子进程,则立即出错返回。

总结

以上就是今天的内容,介绍了进程控制的相关内容。如exit和_exit函数的区别、fork函数的原理、虚拟地址空间、进程创建、进程终止、进程等待等知识。希望大家认真消化,有所收获。

以上是关于Linux进程控制的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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Linux - 进程控制 代码(C)

Linux下的进程控制块—task_struct

Linux 如何查看进程和控制进程

Linux系统:进程控制

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