Linux进程管理：总结

Posted 2020-09-23

 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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1. arch/x86/include/asm/unistd_32.h:fork()        用户空间来调用（如C程序）  
2.     --->int $0×80        产生0x80软中断  
3.     --->arch/x86/kernel/entry_32.S:ENTRY(system_call)  中断处理程序system_call()  
4.         --->执行SAVE_ALL宏      保存所有CPU寄存器值  
5.         --->arch/x86/kernel/syscall_table_32.S:ENTRY(sys_call_table) 系统调用多路分解表  
6.     --->arch/x86/kernel/process_32.c:sys_fork()  
7.         --->kernel/fork.c:do_fork()  复制原来的进程成为另一个新的进程  
8.             --->kernel/fork.c:copy_process()  
9.                 --->struct task_struct *p;  定义新的进程描述符（PCB）  
10.                 --->clone_flags标志的合法性检查  
11.                 --->security_task_create()    安全性检查(SELinux机制)  
12.                 --->kernel/fork.c:dup_task_struct()   复制进程描述符  
13.                     --->struct thread_info *ti;  定义线程信息结构  
14.                     --->alloc_task_struct()      为新的PCB分配内存  
15.                     --->kernel/fork.c:arch_dup_task_struct()  复制父进程的PCB  
16.                     --->atomic_set(&tsk->usage,2)    将PCB使用计数器设置为2，表示活动状态  
17.                 --->copy_creds()   复制权限及身份信息  
18.                 --->检测进程总数是否超过max_threads  
19.                 --->初始化PCB中各个字段  
20.                 --->sched_fork()    调度器相关设置  
21.                 --->复制进程所有信息copy_semundo(), copy_files(),  
22.                 --->copy_signal(), copy_mm()  
23.                 --->copy_thread()    复制线程  
24.                 --->alloc_pid()    分配pid  
25.                 --->更新属性和进程数量计数  
26.             --->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  
27.                 --->kernel/sched.c:select_task_rq()  选择最佳的CPU（SMP中有多个CPU）  
28.                 --->p->state = TASK_RUNNING    设置成TASK_RUNNING状态  
29.                 --->activate_task()  
30.                     --->enqueue_task()  把当前进程插入到对应CPU的runqueue上  
31.             --->有CLONE_VFORK标志：wait_for_completion()  让父进程阻塞，等待子进程结束  
32.             --->返回分配的pid  
33. kernel/sched.c:schedule()    调度新创建的进程  
34. 进程运行中  
35. exit()        用户空间来调用（如C程序）  
36.     --->0x80中断跳转到include/linux/syscalls.h:sys_exit()  
37.         --->kernel/exit.c:do_exit()    负责进程的退出  
38.             --->struct task_struct *tsk = current;    获取我的PCB  
39.             --->set_fs(USER_DS)    设置使用的文件系统模式  
40.             --->exit_signals()     清除信号处理函数并设置PF_EXITING标志  
41.             --->清除进程一系列资源exit_mm(), exit_files()   
42.             --->exit_fs(), exit_thread()  
43.             --->kernel/exit.c:exit_notify()  退出通知  
44.                 --->forget_original_parent()  把我的所有子进程过继给init进程  
45.                 --->kill_orphaned_pgrp()      向进程组内各进程发送挂起信号SIGHUP及SIGCONT  
46.                 --->tsk->exit_signal = SIGCHLD;  向我的父进程发送SIGCHLD信号  
47.                 --->kernel/exit.c:do_notify_parent()  通知父进程  
48.                     --->如果父进程处理SIGCHLD信号，返回DEATH_REAP  
49.                     --->如果父进程不处理SIGCHLD信号，返回传入时的信号值  
50.                     --->__wake_up_parent()    唤醒父进程  
51.                 --->通知返回DEATH_REAP，设置exit_state为EXIT_DEAD    我退出并且死亡  
52.                 --->否则设置我为EXIT_ZOMBIE      我退出但没死亡，成为僵尸进程  
53.                 --->如果为DEATH_REAP：release_task()    我自己清理相关资源  
54.                 --->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  
55.             --->exit_io_context()    清理IO上下文  
56.             --->preempt_disable()    禁用抢占  
57.             --->tsk->state = TASK_DEAD;    设置我为进程死亡状态  
58.             --->kernel/sched.c:schedule()  释放我的PCB，调度另一个新的进程  
59.   
60. 清理僵尸进程：wait系统调用         等待子进程结束  
61.     --->0x80中断最后到达kernel/exit.c:do_wait()  
62.         --->do_wait_thread()  
63.             --->wait_consider_task()  
64.                 --->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  
65.                 --->如果子进程为EXIT_ZOMBIE：wait_task_zombie()  
66.                     --->xchg()    设置僵尸子进程为EXIT_DEAD  
67.                     --->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