【linux】进程管理：进程控制块、进程号、fork创建进程、特殊进程及exec函数族解析-北京尧图网络

目录一、进程的概述1、程序和进程的区别2、单道和多道程序设计3、并行和并发的区别4、进程控制块（PCB）5、进程的状态二、进程号PID1、获取进程号的函数2、获取父进程的ID3、获取进程组的ID三、 fork创建进程1、fork函数2、fork出来的子进程和父进程之间的关系3、子进程复制父进程的资源（各自独立）编辑4、父子进程同时运行编辑5、父进程给子进程足够的准备时间时四、特殊的进程1、孤儿进程（无危害）2、僵尸进程（有害）3、守护进程五、父进程回收子进程的资源1、wait函数编辑2、waitpid函数六、创建多个子进程1、创建2个子进程出现的问题2、防止子进程创建孙进程七、进程相关1、终端2、进程组3、会话编辑4、创建守护进程编辑八、 vfork创建子进程1、vfork函数说明2、vfork函数和fork函数的区别编辑九、exec函数族案例1：在代码中使用execl执行ls命令案例2：在代码中使用execlp执行ls命令案例3：在代码中使用execvp执行ls命令编辑案例4：vfork和exec配合使用,会为子进程开辟新的空间一、进程的概述可执行程序运行起来后（没有结束之前)，它就成为了一个进程。程序是存放在存储介质上的一个可执行文件，而进程是程序执行的过程。进程的状态是变化的，其包括进程的创建、调度和消亡。程序是静态的，进程是动态的。1、程序和进程的区别程序静态的占磁盘空间（存放在存储介质上的一个可执行文件）进程动态的（调度、执行、消亡），占内存空间。（进程是程序执行到结束间的这个过程）2、单道和多道程序设计单道程序设计所有进程一个一个排队执行。若A阻塞，B只能等待，即使CPU处于空闲状态。这种模型在系统资源利用上及其不合理，大部分已被淘汰了。多道程序设计在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，它们在管理程序控制之下，相互穿插的运行。当下常见CPU为纳秒级，由于人眼的反应速度是毫秒级，所以看似同时在运行。而多道程序设计必须有硬件基础作为保证。时钟中断（强制让进程让出cpu资源）即为多道程序设计模型的理论基础。3、并行和并发的区别并行（微观）和并发（宏观）都是多个任务同时执行（多道程序）。并行(parallel)：指在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行（微观上同时执行）（多核）并发(concurrency)：指在同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段，使多个进程快速交替的执行（单核）4、进程控制块（PCB）进程运行时，内核为每个进程分配一个PCB（进程控制块），维护进程相关的信息，Linux内核的进程控制块是task_struct结构体。 PCB存在于进程的内核空间里面。系统会为每一个进程分配一个进程ID，其类型为pid_t(非负整数) ，进程的状态，有就绪、运行、挂起、停止等状态。进程状态切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器。进程是系统分配资源的基本单位。5、进程的状态进程的三大状态：就绪态、执行态、等待态就绪态：执行条件全部满足，等待CPU的执行调度执行(运行)态：正在被CPU调度执行等待态：不具备CPU调度执行的执行条件，等待条件满足。状态机：ps命令查看进程信息:选项含义-a显示终端上的所有进程，包括其他用户的进程-u显示进程的详细状态-x显示没有控制终端的进程-w显示加宽，以便显示更多的信息-r只显示正在运行的进程查看进程状态：ps -auxstat中的参数意义如下:以树状显示进程：pstree二、进程号PID每个进程都由一个进程号来标识，其类型为 pid_t（整型），进程号的范围：0～32767。进程号总是唯一的，但进程号可以重用。当一个进程终止后，其进程号就可以再次使用。进程号（PID）：标识进程的一个非负整型数父进程号（PPID）:父进程号进程组号（PGID）：进程组是一个或多个进程的集合。1、获取进程号的函数头文件：#includesys/type.h#includeunistd.h函数：pid_t getpid(void); 功能：获取本进程号（PID）参数：无返回值：本进程号2、获取父进程的ID#includesys/type.h#includeunistd.hpid_t getppid(void);功能：获取调用此函数的进程的父进程号（PPID）参数：无返回值：调用此函数的进程的父进程号（PPID）3、获取进程组的ID#includesys/type.h#includeunistd.hpid_t getpgid(pid_t pid);功能：获取进程组号（PGID）参数： pid：进程号返回值：参数为 0 时返回当前进程组号，否则返回参数指定的进程的进程组号查看父子进程号：ps -ef查看所有进程号：ps -ajxgetchar();防止进程结束。三、 fork创建进程1、fork函数系统允许一个进程创建新进程，新进程即为子进程，子进程还可以创建新的子进程，形成进程树结构模型。#includesys/types.h#includeunistd.hpid_t fork(void);功能：用于从一个已存在的进程中创建一个新进程，新进程称为子进程，原进程称为父进程。参数：无返回值：成功：子进程中返回 0，父进程中返回子进程 ID。pid_t，为整型。失败：返回-1。失败的两个主要原因：1）当前的进程数已经达到了系统规定的上限，这时 errno 的值被设置为 EAGAIN。2）系统内存不足，这时 errno 的值被设置为 ENOMEM2、fork出来的子进程和父进程之间的关系使用fork函数得到的子进程是父进程的一个复制品，它从父进程处继承了整个进程的地址空间。地址空间: 包括进程上下文、进程堆栈、打开的文件描述符、信号控制设定、进程优先级、进程组号等。子进程所独有的只有它的进程号，计时器等。因此，使用fork函数的代价是很大的。父子进程从fork后开始继续执行。父子进程是同时运行，空间独立，子进程复制父进程的所有空间，谁先运行不确定。#include stdio.h #include unistd.h int main(int argc,char *argv[]) { //创建子进程 pid_t pid=fork(); if(pid0) { perror("创建失败\n"); } else if(pid==0) { printf("%d为子进程\n",getpid()); } else if(pid0) { printf("%d为父进程\n",getpid()); } getchar(); return 0; }

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