Linux进程控制理论及几种常见进程间通信机制

Posted 2020-12-29 99度的水

1. Linux进程控制理论

① 进程是一个具有一定独立功能的程序的一次运行活动（动态性、并发性、独立性、异步性）。

　　进程的四要素：

　　（1）有一段程序供其执行（不一定是一个进程所专有的），就像一场戏必须有自己的剧本。
       （2）有自己的专用系统堆栈空间（私有财产）
       （3）有进程控制块（task_struct）（“有身份证，PID”）
       （4）有独立的存储空间。

　　缺少第四条的称为线程，如果完全没有用户空间称为内核线程，共享用户空间的称为用户线程。

② 经典进程三态：阻塞、就绪、执行

备注：在同一时刻CUP运行的只有一个进程

③ 进程ID(PID)：标识进程的唯一数字；父进程ID(PPID)；启动进程的用户ID(UID)

④ 进程互斥：当有若干进程都要使用某一共享资源时，任何时候最多允许一个进程使用，其它要使用该资源的进程必须等待，知道占用该资源的进程释放了该资源为止

⑤ 临界资源：操作系统中将一次只允许一个进程访问的资源称为临界资源

⑥ 临界区：进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。为实现对临界资源的互斥访问，应保证诸进程互斥的进入各自的临界区

⑦ 进程同步：一组并发进程按一定顺序执行的过程称为进程间的同步

⑧ 进程调度：按一定算法，从一组待运行的进程中选出一个来占有CPU运行

（1）调度方式：抢占式（A正在运行，B就绪，B优先级高，直接运行B）和非抢占式（A正在运行，B就绪，B优先级高，等A运行完再运行B）

（2）调度算法：先来先服务， 短进程优先， 高优先级优先，时间片轮转

⑨ 死锁：多个进程因竞争临界资源而形成的一种僵局

⑩ 获取ID

　　pid_t getpid(void);　　//获取本进程ID

　　pid_t getppid(void);　　//获取父进程ID

⑪ 进程创建：

　　pid_t fork(void);　　//创建子进程

　　fork被调用一次，却返回两次，他可能有三种不同的返回值

　　（1）在父进程中，fork返回新创建的子进程的PID

　　（2）在子进程中，fork返回0

　　（3）如果出现错误，fork返回一个负值

　　注：fork后的代码由两个进程运行，即两个进程共享一段代码，但会拷贝一份数据，即子进程的数据空间、堆栈空间都会从父进程得到一份拷贝，而不是共享。

⑫ 进程创建的另一个函数：

　　pid_t vfork(void)

⑬ exec函数族：用被执行的程序替换调用它的程序

 

⑭system函数：运行一条命令

（1）system原型：int system(const char* command);

（2）system简单实现：

int system(const char * cmdstring)
{
    pid_t pid;
    int status;
    
    if(cmdstring == NULL)
    {
        return (1); //如果cmdstring为空，返回非零值，一般为1
    }
    
    if((pid = fork()) < 0)
    {
        status = -1; //fork失败，返回-1
    }
    else if(pid == 0)
    {
        execl("/bin/sh", "sh", "-c", cmdstring, (char *)0);
        _exit(127); // exec执行失败返回127，注意exec只在失败时才返回现在的进程，成功的话现在的进程就不存在啦~~
    }
    else //父进程
    {
        while(waitpid(pid, &status, 0) < 0)
        {
            if(errno != EINTR)
            {
                status = -1; //如果waitpid被信号中断，则返回-1
                break;
            }
        }
    }
    
    return status; //如果waitpid成功，则返回子进程的返回状态
}

⑮进程等待

　　（1）pid_t wait(int* status);

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

 

2. Linux进程间通讯（无名管道和有名管道、信号、消息队列、共享内存、信号量、套接字）

①