《linux软件工程师(c语言)实用教程》第6章

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1、第 6 章进程控制本章重点 q进程的基本概念及进程的结构 qLinux环境下进程的相关函数的应用 q守护进程的概念、启动和建立 q进程控制程序的编写26.1 进程简介q进程是一个程序的一次执行的过程。 q在Linux环境下，每个正在运行的程序都称为进 程。 q每个进程包含进程标识符及数据，这些数据包 含进程变量、外部变量及进程堆栈等。1. 进程与程序 q 由于一个进程对应一个程序的执行，但进程不等同于程 序。因为程序是静态的概念，进程是动态的概念。 q 进程是程序执行的过程，包括了动态创建、调度和消亡 的整个过程。进程是程序执行和资源管理的最小单位。 q 对系统而言，当用户在各级系统中键入命令

2、执行一个程 序的时候，它将启动一个进程，因此，一个程序可以对 应多个进程。 36.1 进程简介2. Linux环境下的进程管理 qLinux环境下的进程管理包括启动进程和调 度进程。 q启动进程有两种主要途径：手工启动和调度 启动。 （1）手工启动又可分为前台启动和后台启动。 q前台启动：是手工启动一个进程的最常用方式。一 般地，当用户输入一个命令时，就已经启动了一个 进程，并且是一个前台的进程。 q后台启动：往往是在该进程非常耗时，且用户也不 急着需要结果的时候启动。一般地，当用户输入一 个命令结尾加上一个“ 函数的使用为： execv(“/bin/ps“,arg); 参考程序： #incl

3、ude /*文件预处理，包含标准输入输出库*/ #include /*文件预处理，包含getpid、getppid函数 库*/ int main () /*C程序的主函数，开始入口*/ char *arg=“ls“,“-al“,NULL;execv(“/bin/ls“,arg);return 1; 146.2.2 进程创建q 思考题2：execlp 函数的应用，要在程序中执行命令:ps -ef,命令ps在“/bin“目录下。在这一函数中，参数l表示命 令或参数逐个列举，参数p为文件查找方式（不需要给 出路径）。因而此函数的调用形式为： execlp(“ps“,“ps“,“-ef“,NULL);

4、 请编写一程序进行调试。q 思考题3：execl 函数的应用，要在程序中执行命令:ps - ef,命令ps在“/bin“目录下。在这一函数中，参数l表示命 令或参数逐个列举，文件需给定路径。因而此函数的调 用形式为：execl(“/bin/ps“,“ps“,“-ef“,NULL);请编写一程序进行调试。156.2.2 进程创建2. system函数 qsystem函数是一个和操作系统紧密相关的函数。 用户可以使用它在自己的程序中调用系统提供的 各种命令。 q使用时不需要预处理头文件“unistd.h”。q例6-3：设计一个程序，要求测试到LUPA社区的 网络连通状况。 q编辑源程序代码：166

5、.2.2 进程创建q编译、运行程序，系统会出现运行结果，先显示 Linux系统分配的进程号（PID），接着运行ping 程序，创建新的进程 。 q再打开一个终端，用ps查看原进程和新创建进程 的进程号(PID) 。 q可以看到，原来6-3的进程 (PID)值和新进程的父 进程号(PPID)值相同，在新进程创建后，原来的 进程并没有终止。注意：在第二个终端的时候，第一个终端中的ping不 能结束。176.2.2 进程创建qsystem函数说明思考题：如何使用前面的exec函数族中的函数，调用此例 中的系统命令“ping ”？186.2.2 进程创建3. fork函数 q使用fork函数创建进程时

6、，新的进程叫子进程， 原来调用fork函数的进程则称为父进程。 q子进程会复制父进程的数据和堆栈空间，并继承 父进程的用户代码、组代码、环境变量、已经打 开的文件代码、工作目录及资源限制等，但是子 进程和父进程使用不同的内存空间。196.2.2 进程创建q例6-4：设计一个程序，要求先显示当前目录下的 文件信息，然后测试到LUPA社区的网络连通状况 。 q 编辑源程序代码206.2.2 进程创建q编译、运行程序，观察结果。 q可以看到，使用fork函数创建了一个子进程，子 进程的返回值是0，父进程的返回值是子进程的 进程号(PID) 。而子进程的父进程号(PPID)和父 进程的进程号(PID)

7、相同。 q可见，子进程由父进程派生出来。注意：fork函数使用一次就创建一个进程，所以若把fork 函数放在if else判断语句或for循环语句中则要小心，不 能多次使用fork函数。 如： void main() for(;)fork();216.2.2 进程创建qsleep函数说明qfork函数说明226.2.2 进程创建q思考题：此例中，为什么用sleep等待10秒钟？ q思考题：设计一个程序，在子进程中调用函数 execl(“/bin/ps“,“ps“,“-ef“,NULL)，而在父进程 中调用函数 execle(“/bin/env“,“env“,NULL,envp)，其中有 定义：

8、char *envp=“PATH=/tmp“,“USER=liu“,NULL; 请编写并进行调试。236.2.3 进程终止q滥用fork函数会占满系统进程，而且子进程与父 进程使用不同的内存空间，不断产生子进程，也 可能让系统资源消耗殆尽。 qLinux环境下c终止进程主要用exit和_exit函数。 q例6-5：设计一个程序，要求子进程和父进程都 在显示输出一些文字后分别用exit和_exit函数终 止进程。 q编辑源程序代码：观察结果可以看出，调 用exit函数时，缓冲区 中的记录能正常输出； 而调用_exit时，缓冲区 中的记录无法输出。246.2.3 进程终止q_exit()函数作用：

9、直接使进程停止运行,清除其使用 的内存空间,并清除其在内核中的各种数据结构；qexit()函数则在执行退出之前加了若干道工序，exit 函数在调用exit系统之前要查看文件的打开情况， 把文件缓冲区中的内容写回文件。256.2.3 进程终止qexit函数说明q_exit函数说明266.2.4 僵尸进程q 一个僵尸进程(zombie)，是指已终止运行，但尚末被清除 的进程，又称为过渡进程。 q 当使用fork函数创建子进程时，由于子进程有可能比父进 程晚终止，父进程终止后，子进程还没终止，子进程就成 了僵尸进程。为避免这种情况，可以在父进程中调用wait 或waitpid函数。 q wait函数

10、是用于使父进程阻塞，直到一个子进程终止或者 该进程接到了一个指定的信号为止。 q waitpid的作用和wait一样，但它并不一定要等待第一个终 止的子进程，它还有若干选项，也能支持作业控制。 q 实际上wait函数只是waitpid函数的一个特例，在Linux内 部实现wait函数时直接调用的就是waitpid函数。276.2.4 僵尸进程q例6-6：设计一个程序，要求复制进程，子进程 显示自己的进程号(PID)后暂停一段时间，父进 程等待子进程正常结束，打印显示等待的进程 号(PID)和等待的进程退出状态。 q流程图：286.2.4 僵尸进程q编辑源程序代码： 此例中的子进程运行时间，明显

11、 比父进程时间长。为了避免子进 程成为僵尸进程，父进程调用 wait，阻塞父进程的运行，等待 子进程正常结束，父进程才继续 运行，直到正常结束。296.2.4 僵尸进程qwait函数说明306.2.4 僵尸进程q例6-7：设计一个程序，要求用户可以选择是否 复制进程，子进程模仿思科(Cisco)1912交换机 的开机界面，以命令行的方式让用户选择进入 ，父进程判断子进程是否正常终止。 q流程图：316.2.4 僵尸进程q编辑源程序代码： 326.2.4 僵尸进程q 编译、运行程序，提示是否复制进程，先选择“2.不复 制进程”，此时没有产生子进程，返回值为“0” 。 q 再次运行程序后，选择“1

12、.复制进程”，此时产生子进程 ，子进程的功能是模拟交换机的开机界面，提示选择画 面，这儿选择0，进入子程序display0，等待子程序运 行终止后，返回值为“1”，父进程才终止。 q 修改程序：不用waitpid函数。 q 再次运行程序后，选择“1.复制进程”，这时候父进程没 有等待子进程，也就是在模拟显示完交换机的开机界面 后，根本没来得及输入选择，父进程就终止了，子进程 就变成了僵尸进程。此例可以看出，在没有语法、语义等错误 的情况下，程序还是没有完成设计要求。 可见，在多进程程序设计时，除了养成使 用完后就终止的良好习惯，还要让子进程 工作完成后再终止，这个时候父进程就得 灵活使用wai

13、t函数和waitpid函数。336.2.4 僵尸进程qwaitpid函数说明346.3 Linux守护进程q守护进程（Daemon）是运行在后台的一种特 殊进程。 q守护进程独立于控制终端并且周期性地执行某 种任务或等待处理某些发生的事件。 q守护进程是一种很有用的进程。Linux的大多数 服务器就是用守护进程实现的。 q同时，守护进程完成许多系统任务。356.3.1 守护进程及其特性q守护进程最重要的特性是后台运行。 q其次，守护进程必须与其运行前的环境隔离开 来。这些环境包括未关闭的文件描述符，控制 终端，会话和进程组，工作目录以及文件创建 掩码等。这些环境通常是守护进程从执行它的 父进程

14、（特别是shell）中继承下来的。 q最后，守护进程的启动方式有其特殊之处。它 可以在Linux系统启动时从启动脚本/etc/rc.d中 启动，也可以由作业规划进程crond启动，还可 以由用户终端（通常是shell）执行。 366.3.1 守护进程及其特性q 通过ps aux命令可查看Linux环境下的守护进程： q Init系统守护进程：它是进程1，负责启动各运行层次特定的 系统服务。 q Keventd守护进程：为在内核中运行计划执行的函数提供进 程上下文。 q Kswapd守护进程：也称为页面调出守护进程。它通过将脏 页面以低速写到磁盘上从而使这些页面在需要时仍可回收使 用，这种方式支

15、持虚存子系统。 q bdflush和kupdated守护进程：Linux内核使用两个守护进程 bdflush和kupdated将调整缓存中的数据冲洗到磁盘上。当 可用内存达到下限时，bdflush守护进程将脏缓冲区从缓冲 池中冲洗到磁盘上，每隔一定时间间隔，kupdated守护进程 将脏页面冲洗到磁盘上，以便在系统失效时减少丢失的数据 。376.3.1 守护进程及其特性q portmap端口映射守护进程：提供将RPC（远程过程调用 ）程序号映射为网络端口号的服务。 q syslogd守护进程：可由帮助操作人员把系统消息记入日 志的任何程序使用。 q inetd守护进程（xinetd）：它侦听系

16、统网络接口，以便取 得来自网络的对各种网络服务进程的请求。 q nfsd、lockd、rpciod守护进程：提供对网络文件系统（ NFS） 的支持。 q cron守护进程：在指定的日期和时间执行指定的命令。许 多系统管理任务是由cron定期地执行相关程序而实现的。 q cupsd守护进程：是打印假脱机进程，它处理对系统提出 的所有打印请求。 注意：大多数守护进程都以超级用户（用 户ID为0）特权运行。没有一个守护进程 具有控制终端，其终端名设置为问号（？ ）。386.3.2 编写守护进程的要点396.3.2 编写守护进程的要点（1）创建子进程，终止父进程 pid=fork(); if(pid0) exit(0); /*终止父进程*/ （2）在子进程中创建新会话 qsetsid函数用于创建一个新的会话，并担任该会话组 的组长，其作用： q让进程摆脱原会话的控制； q让进程摆脱原进程组的控制； q让进程摆脱原控制终端的控制。 q而sets