Linux----进程控制（上）

Posted 2022-02-08 4nc414g0n

Linux----进程控制（上）

• 1）进程创建
• • fork()
  • • ① fork()返回值为什么有两个（返回两次）？
    • ② fork()常见使用场景
    • ③ fork()调用失败的原因
• 2）进程终止
• • 进程退出的情况分类
  • 进程退出方法
  • • ①exit()
    • ②_exit()
  • 在操作系统角度理解进程终止

1）进程创建

fork()

在 Linux----进程概念（下）中讲到了fork(),这里详讲

作用：
此函数创建一个新进程。 返回值是子进程中的零，父进程中子进程的进程 ID 号，或者错误时为 -1。 在-1情况下，ERRNO 指示问题。 在子进程中，PROCINFO[“pid”] 和 PROCINFO[“ppid”] 被更新以反映正确的值

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进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核：

1. 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
2. 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
3. 添加子进程到系统进程列表当中
4. fork返回，开始调度器调度
   所以，fork之前父进程独立执行，fork之后，父子两个执行流分别执行。注意，fork之后，谁先执行完全由调度器决定(没有顺序规定)

创建子进程，本质是系统多了一个进程，多了一套以父进程为模的板进程相关的数据结构，在不写入的情况下，用户的代码和数据是父子共享的

① fork()返回值为什么有两个（返回两次）？

通常，父子代码共享，父子再不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本
（写时拷贝的过程实现，OS参与完成）

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一般是这样：pid_t pid = fork();

1. pid是一个变量，返回的时候，本质是把返回值写入到变量，写入的时候就是写时拷贝
2. 父子页表映射数据到了不同的内存区域

写时拷贝：保证父子进程的独立性

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为什么要写时拷贝？

1. 所有的数据，不是父和子都会写入，不需要写入修改的数据(只读)，拷贝是没有意义的浪费内存和系统资源
2. fork时，创建数据结构，如果还要将数据拷贝一份，fork效率的降低
3. fork本身就是向系统要更多的资源，要更多的资源更容易导致fork失败

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注意： 代码段也会发生类似写时拷贝的问题

② fork()常见使用场景

场景：

1. 一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。
2. 一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从fork返回后，调用exec函数

③ fork()调用失败的原因

原因：

1. 系统中有太多的进程
2. 实际用户的进程数超过了限制

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2）进程终止

main函数里的return 0;是什么?
return代表进程推出， 0是进程的退出码表示成功

进程退出的情况分类

1. 代码运行完毕，结果正确,退出码为0
2. 代码运行完毕，结果不正确，退出码!0
3. 代码异常终止，退出码无意义（野指针，\\0，越界...）

使用 echo $? 查看最近一次执行的程序的退出码
在C中提供了错误码list,如下代码可以查看，使用了函数strerror()查看二进制对应的错误信息

int main()

	for(int i=0;i<100;i++)
		printf("%d: %s\\n",i,strerror(i));//C提供的错误码列表
	
	return 0;

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进程退出方法

①exit()

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

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return和exit的区别：

1. 非main函数的return不是终止程序，而是结束函数
2. exit无论在哪里，都是直接终止程序

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exit()会做：

1. 执行用户通过 atexit或on_exit定义的清理函数。
2. 关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入
3. 调用_exit

②_exit()

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

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exit和_exit区别：

1. exit:在退出的的时候，会进行后续资源处理，包括刷新缓冲区
2. _exit: 在退出的的时候，不会进行后续资源处理，直接终止进程

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int main()

	printf("hello  world");
	_exit(20);
	return 0;

int main()

	printf("hello  world");
	exit(20);
	return 0;

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在操作系统角度理解进程终止

核心思想：

1. “释放”曾经为了管理进程所维护的所有数据结构对象
2. 释放程序代码和数据占用的内存空间
3. 取消曾经该进程的链接关系

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这里的释放，不是真的把数据结构对象销毁，而是设置为不用状态，然后保存起来，如果不用的对象多了，就有一个"数据结构池"
同样，释放程序代码和数据占用的内存空间 不是代码和数据清空，而是把内存设置为无效
"数据结构池"提高了效率，因为每次申请空间都会耗时，初始化强转