linux学习笔记之进程

一、基础知识

1：进程。

　　1，进程ID： 非负整数，具有唯一性。

　　　　1）ID=0的进程：调度进程/交换进程。内核的一部分。不执行任何磁盘上的程序。

　　　　2）ID=1的进程：init进程。

　　　　　　1-自举结束时，由内核调用，且不会终止。

　　　　　　2-用于读取与系统有关的初始化文件。并引导系统至一个状态。

　　　　　　3-使用root权限运行，是所有孤儿进程的父进程。

　　　　3）ID=2的进程：页守护进程。负责支持虚拟存储器系统的分页操作。

　　2，僵死进程：已经终止，但其父进程尚未对其进行善后处理的进程。

　　3，进程调度。

　　　　1）UNIX系统只提供基于调度优先级的粗粒度的控制。

　　　　2）调度策略和调度优先级由内核确定。

　　　　3）进程可以通过调整nice值来降低优先级运行。（不可提升）

　　　　4）只有特权进程允许提高优先级。（应该指root）

　　4，父进程和子进程。

　　　　1）父进程和子进程只共享正文段。其他仅为副本,仅在复制的此刻保持一致。linux中，增加函数clone。可以控制哪些部分共享，哪些部分不共享。

　　　　2）每个进程都有一个父进程。子进程终止时，父进程得到通知并获取子进程的退出状态。

　　　　3）通常进程的父进程是什么？用户进程？

　　　　4）子进程的用途。

　　　　　　1-父进程希望复制自己。例如：服务器中，等待客户端服务请求。请求到达，复制一份子进程执行请求。父进程继续等待请求。
　　　　　　2-进程需要执行另外一个程序。此情况下，fork后将立即调用exec函数。

　　5，进程组：多个进程的集合。

　　　　1）每个进程组由一个组长进程。组长进程的ID就是进程组ID。

　　　　2）进程组中的最后一个进程可以终止，也可以转移到另一个进程组。

　　　　3）进程可以设置自己和子进程的进程组ID。但子进程调用exec后，就不能再通过父进程修改进程组ID了。

　　6，会话：包含一个或多个进程组。

　　　　1）会话ID为会话首进程ID。会话首进程称为 控制进程。

　　　　2）一个会话可以有一个控制终端。（终端或伪终端设备）

　　　　3）会话分为：一个前台进程组和多个后台进程组。

2：进程中的用户和用户组。

　　1，进程中分为：实际用户/组，有效用户/组，设置用户/组。

　　　　1）实际：进程执行用户。

　　　　2）有效：决定进程访问权限。通常 实际== 有效

　　　　3）设置：设置ID由exec函数保存。当有效时，则将设置ID变为有效ID。

　　　　4）stat->st_mode中有两个特殊标志位（分别控制用户和组）。置位作用为：当执行此文件，进行的有效ID将便为该文件的所有者ID。（用户和组由不同位控制）

　　2，设置ID可以间接获得其他用户权限。需要慎重使用。（例：用户更改自己的密码，口令文件为root所有。）

　　3，非root权限的进程，写文件时，设置用户/组ID位会清除。

　　4，新文件用户ID为：进程有效用户ID。

　　5：新文件的组ID有两种情况（linux 3.2.0）：

　　　　1）所在目录的设置组ID置位时：和所在目录的组ID一样。

　　　　2）所在目录的设置组ID未置位时：进程有效组ID。

3：进程启动和终止。

　　1，启动：

　　　　1）内核使程序执行的唯一方法时调用一个exec函数。

　　2，正常终止：

　　　　1）从main返回。

　　　　2）从exit, _exit, _Exit函数调用。

　　　　3）最后一个线程： 从启动例程返回 或 调用pthread_exit.

　　3，异常终止。

　　　　1）调用abort函数。

　　　　2）接收到一个信号（终止相关）

　　　　3）最后一个线程对取消请求做出响应。

3：C程序的储存空间布局。下列顺序由高地址到低地址排序。

　　1，命令行参数和环境变量。

　　2，栈(stack)：往低地址方向增长。保存：自动(临时)变量 和 函数调用相关信息（形参，返回地址等）

　　3，堆(head)：往高地址方向增长用于动态储存分配。（例如：new，malloc等）

　　4，未初始化数据：称之为bss段。保存了已经未初始化的全局/静态变量。

　　5，初始化数据：保存了已经初始化的全局/静态变量。

　　6，包含常量数据：如果不细分，也可以当作初始化数据的一部分。

　　7，正文：CPU执行的机器指令保存部分。

低地址

正文(text)

常量数据(rodata)

初始化数据(data)

未初始化数据(bss)

heap(堆)  -->

unused

<--  stack(栈)

environment

高地址

　　8，子进程创建时，拥有父进程其他一切数据的副本，但只有exec程序执行后，才拥有栈和堆。

4：守护进程。

　　1，基本概念。

　　　　1）生存周期长的进程。

　　　　2）通常在后台运行。

　　　　3）使用 ps -axj可以显示进程。守护进程的名字出现在方括号[ ] 中。

　　　　4）需要在进程上下文执行工作，单不被用户层进程上下文调用的内核组件，通常都有自己的守护进程。

　　　　5）守护进程通常以root权限运行。

　　2，产生日志消息的方式。

　　　　1）内核例程调用log函数。

　　　　2）守护进程调用syslog函数产生。

　　　　3）将日志消息发送向UDP端口514。（网络用户也可以使用）

　　4，守护进程遵循下列通用惯例。

　　　　1）如果守护进程使用锁文件。一般储存在/var/run目录下。锁文件名为name.pid

　　　　2）如支持配置选项，目录为 /etc 名字为 name.conf

　　　　3）可以使用命令行启动，通常由系统初始化脚本启动

　　　　4）如果守护进程由配置文件，那启动时会读取该文件。之后一般不会再查看。如果修改配置，需要重启守护进程。

二、相关函数。

 退出函数。
　　void exit( int status )
　　void _Exit( int status )
　　void _eixt( int status )
　　// 1 stdlib.h 包含exit _Exit.unistd.h包含_exit
　　// 2 参数status 将作为main函数的返回值返回。
　　// 3 只有exit函数而没有return返回时，部分编译器可能会出现报错或者警告
 登记一个函数为终止处理函数。
　　// 1 终止处理函数将由exit函数自动调用。
　　// 2 注册顺序和调用顺序相反。
　　// 3 可以用sysconf函数来查询最大终止程序数(最少支持32个)
　　int atexit( void (*func)(void) );
 内存分配函数。
　　void *malloc( size_t size );  // 按大小分配内存。
　　void *calloc( size_t nobj, size_t size );  // 按指定数量和指定长度的对象分配储存空间。
　　void *realloc( void *ptr, size_t newsize );  //增加/减少以前分配区的长度。
　　void free( void *ptr );  //释放内存。
　　// 1 分配函数返回的指针一定要适当对齐。例：double必须在8的倍数地址单元处开始。
　　// 2 由隐性的转换规则。如无，则默认返回为int。没有正确的转换类型可能导致隐性的系统错误。
 环境变量函数
　　int putenv( char *str );  // 参数形式：name=value。否则出错。
　　int setenv( const char *name, const char *value, int rewrite );  // 参数rewrite 非零时，会强制写。否则，不会进行覆盖操作。
　　int unsetenv( const char *name );  // 删除一个环境变量。
 进程资源的设置和查询
　　int getrlimit( int resource, struct rlimit *rlptr );  // 查询
　　int setrlimit( int resource, const struct rlimit *rlptr );  // 设置（更改）
　　// 1 软限制 <= 硬限制。
　　// 2 任何进程都可以降低硬限制。此过程不可逆。
　　// 3 root用户才可以增加硬限制。
　　// 4 资源限制会影响到子进程。
 查询 子进程终止状态 函数。
　　pid_t wait( int *statloc );
　　pid_t waitpid( pid_t pid, int *statloc, int options );
　　// 1 参数pid：==-1 等待任一子进程，>0 等待与pid相同ID的子进程，==0 等待组ID等于调用进程组ID的任一子进程，<-1 等待组ID等于pid绝对值的任一子进程。
　　int waitid( idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options );
　　pid_t wait3( int *statloc, int options, struct rusage *rusage );
　　pid_t wait4( pid_t pid, int *statloc, int options, struct rusage *rusage );
　　// 1 三种情况：无终止子进程，则阻塞。有子进程终止，并且有信号发出，则返回该子进程的终止状态。进程本身没有任何子进程，则返回出错。
　　// 2 waitpid函数可以选择无终止子进程时，不阻塞
 创建子进程
　　pid_t fork(void);
　　pid_t vfork(void);
　　// 1 调用一次，返回两次。父进程返回子进程ID，子进程返回0。返回顺序，取决于执行顺序。
　　// 2 可能的失败原因：超过可拥有的最大ID数 或 系统中进程数量过多（系统本身已经存在问题）
　　// 3 vfork函数：保证子进程先运行。且必须先exec执行子进程。如不执行，则会在父进程栈中进行运行。
　　// 4 尝试代码后，怀疑，从fork开始，就会有2个进程同时执行 fork 之后的代码。
 启动函数。
　　int execl( const char * pathname, const char *arg0, ...)
　　int execv( const char * pathname, char *const argv[] )
　　int execle( const char * pathname, const char *arg0, ...)
　　int execve( const char * pathname, char *const argv[], char *const envp[] )
　　int execlp( const char * pathname, const char *arg0, ...)
　　int execvp( const char * pathname, char *const argv[] )
　　int fexecve( int fd, char *const argv[], char *const envp[] )
　　// 1 filename包含/ 则当作路径名。都则按照PATH环境变量，在各目录搜索可执行文件。
　　// 2 PATH变量中包含目录表，用 ：  隔开。例：PATH=/bin : /usr/bin
 操作 进程 用户/组 ID
　　int setuid( uid_t uid );  // 设置有效用户ID。如果有root权限，还可以更改实际用户。
　　int setgid( gid_t gid );  // 设置有效组ID。如果有root权限，还可以更改实际组。
　　int setreuid( uid_t ruid, uid_t euid );  // 交换实际用户和有效用户ID。
　　int setregid( gid_t rgid, gid_t egid );  // 交换实际组和有效组ID。
　　int seteuid( uid_t uid );  // 仅设置有效用户ID。
　　int setegid( uid_t gid );  // 仅设置有效组ID。
　　// 1 只有root用户才可以更改实际用户ID。
　　// 2 普通用户不能进行权限以外的其他操作。
 进程调度函数（优先级）
　　int nice( int incr );  // 更改优先级，只能更改进程本身的优先级（拥有root权限除外）。
　　int getpriority( int which, id_t who );  // 获得nice值
　　int setpriority( int which, id_t who, int value );  // 设置nice值。
　　// 1 nice值输入过大或过小，函数都会自动进行调整。
 进程时间 结构体
　　clock_t times( struct tms *buf );
　　struct tms
　　{
   　　 clock_t tms_utime;   //用户CPU时间。
   　　 clock_t tms_stime;   //系统CPU时间。
   　　 clock_t tms_cutime;  //用户CPU时间，以及终止子进程时间
   　　 clock_t tms_cstime;  //系统CPU时间，以及终止子进程时间
　　}
 进程组
　　int setpgid( pid_t pid, pid_t pgid ); // 加入/创建一个进程组
　　// 1 调用该函数后，进程和控制终端的联系会被切断。
　　pid_t tcgetpgrp( int fd);  // 得到进程进程组ID
　　int tcsetpgrp( int fd, pid_t pgrpid ); // 设置前台进程组ID。
 会话
　　pid_t setsid( void );  // 建立一个新会话。
　　pid_t tcgetsid( int fd );  // 会话首进程的进程组ID。
 守护进程函数。
　　void openlog( const char *ident, int option, int facility );
　　void syslog( int priority, const char *format );
　　void closelog( void );
　　int setlogmask( int maskpri );

三、