Linux进程控制与替换详解
进程创建
fork函数初识
在linux中fork函数是非常重要的函数,它从已存在进程中创建⼀个新进程。新进程为子进程,而原进程为父进程。
进程调用fork,当控制转移到内核中的fork代码后,内核做:
• 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
• 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
• 添加子进程到系统进程列表当中
• fork返回,开始调度器调度
当一个进程调用fork之后,就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程,看如下程序。
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main( void )
{pid_t pid;printf("Before: pid is %d\n", getpid());if ( (pid=fork()) == -1 )perror("fork()"),exit(1);printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);sleep(1);return 0;
}
运行结果如下:
这里看到了三行输出,一行 before,两行 after。进程 608813 先打印 before 消息,然后它有打印 after。 另一个 after 消息有 608814打印的。注意到进程 608814 没有打印 before,为什么呢?如下图所示
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
写时拷贝
通常,父子代码共享,父子在不写入时,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。具体见下图:
如果没有子进程,父进程数据段的权限是读写的,有了子进程就变成只读的。如果子进程想要修改数据段,操作系统就会发现“错误”,我们正在试图向一个只读权限字段写入,操作系统此时就会触发写时拷贝
所以写时拷贝的原理是进程触发错误操作,系统会调整错误操作
因为有写时拷贝技术的存在,所以父子进程得以彻底分离!完成了进程独立性的技术保证!
写时拷贝,是一种延时申请技术,可以提高整机内存的使用率。
fork 常规用法
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。
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。
fork 调用失败的原因
系统中有太多的进程
实际用户的进程数超过了限制
进程终止
进程终止的本质是释放系统资源,就是释放进程申请的相关内核数据结构和对应的数据和代码。
进程退出场景
代码运行完毕,结果正确
代码运行完毕,结果不正确
代码异常终止
这些场景是通过退出码来判定的,main函数的返回值通常代表代码的运行情况
进程常见退出方法
- 从 main 返回
- 调用 exit
- _exit
异常退出:
・ctrl + c,信号终止
退出码
退出码(退出状态)可以告诉我们最后一次执行的命令的状态。在命令结束以后,我们可以知道命令是成功完成的还是以错误结束的。其基本思想是,程序返回退出代码 0 时表示执行成功,没有问题。
代码 1 或 0 以外的任何代码都被视为不成功。
Linux基本退出码如下:
・退出码 0 表示命令执行无误,这是完成命令的理想状态。
・退出码 1 我们也可以将其解释为 “不被允许的操作”。例如在没有 sudo 权限的情况下使用
yum;再例如除以 0 等操作也会返回错误码 1 ,对应的命令为 let a=1/0
・130 ( SIGINT 或 ^C )和 143 ( SIGTERM )等终止信号是非常典型的,它们属于
128+n 信号,其中 n 代表终止码。
・可以使用 strerror 函数来获取退出码对应的描述。
可以通过下列代码来查看我们上一次运行的退出码
echo $?
那么退出码是从哪里来的,进程的