Linux进程与终端学习笔记
进程与程序的区别
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程序：二进制文件，存储在磁盘上
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进程：process，一个程序运行实例
- 将程序从磁盘加载到内存并分配对应的资源、调度运行
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进程实例
- 汇编指令代码、数据、资源、状态
- 一个虚拟计算机(进程上下文环境、CPU状态寄存器)
- 进程资源：虚拟内存、打开的文件描述符表、信号、工作目录…
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进程由操作系统来调度管理.
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程序是静态的
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进程是动态的
创建一个进程:fork
系统调用：fork()
- 函数原型：pid_t fork(void);
- 函数作用：创建一个新进程
- 返回值：
- -1 ：创建子进程失败
- 0 ：在子进程中返回0
- >0 ：在父进程中返回的是子进程的PID
子进程的运行
子进程拷贝父进程
- 代码、数据、堆栈内存
- 进程资源：打开的文件描述符、信号、缓冲区…
执行一个二进制程序文件
execvp函数
**函数原型：int execvp (const char file, char const argv[]);
- 功能说明：将当前进程的代码使用file程序文件代替并执行
- 参数说明
- file：要执行的程序名称
- argv：要执行的程序文件的参数列表，参数列表以NULL指针为结束标记
- 返回值
- 成功：无返回值
- 失败：返回-1，并设置errno值
exec函数簇
- #include <unistd.h>
- int execl (const char *path, const char *arg, …);
- int execlp (const char *file, const char *arg, …);
- int execle (const char *path, const char *arg, …);
- int execv (const char *path, char *const argv[]);
- int execvp (const char *file, char *const argv[]);
- int execvpe (const char *file, char *const argv[], char *const envp[]);
exec函数簇命名规则
- L：参数以列表的形式提供
- V：参数以数组(向量)的方式提供
- E：为新进程提供新的环境变量
- P：在用户的绝对路径path下查找可执行文件，该文件必须在用户路径下，可以只指定程序文件名
写时复制(COW)与vfork
一个新进程的诞生：虚拟空间
一个新进程的诞生：物理空间
一个新进程的诞生
写时复制(copy-on-write)
对fork-exec流程的改进
- 对于代码段、数据段等，父子进程可以共享，节省拷贝开销
- 父子进程的页表项均指向同一块物理内存页帧
- 当子进程进程空间的内容要修改时，才会真正将段复制到子进程
- 写时复制：
- 仅仅为子进程复制父进程的虚拟页表项
- 对将要修改的页面修改页表项
系统调用：vfork
- 对fork的改进
- 对fork的改进更为彻底、简单粗暴
- vfork是为子进程立即执行exec的程序而专门设计的
- 无需为子进程复制虚拟内存页或页表，子进程直接共享父进程的资源，直到其成功执行exec或是调用exit退出
- 在子进程调用exec之前，将暂停执行父进程
进程的退出
终止当前进程exit函数
- POSIX标准和ANSI C定义的标准函数
- #include <stdlib.h>
- 其实是对系统调用_exit的封装
- 函数原型：void exit (int status);
- 函数功能：终止当前进程
- 参数说明：用于标识进程的退出状态，shell或父进程可以获取该值
- 0：表示进程正常退出
- -1/1：表示进程退出异常
- 2~n：用户可自定义
exit函数背后
执行流程
- 调用退出处理程序(通过atexit、on_exit注册的函数)
- 刷新stdio流缓冲区
- 使用由status提供的值执行_exit系统调用函数
- 关闭进程打开的文件描述符、释放进程持有的文件锁
- 关闭进程打开的信号量、消息队列
- 取消该进程通过mmap创建的内存映射
- …
atexit/on_exit
- 退出处理程序
- 在exit退出后可以自动执行用户注册的退出处理程序
- 执行顺序与注册顺序相反
- 函数原型：int atexit (void (*function)(void));
- 函数原型：int on_exit (void (*function)(int , void *), void *arg);
TIPS
return与exit的区别
- exit用来终止当前进程，将控制权交给操作系统
- return用来退出当前函数，销毁栈帧，返回到上级函数执行
- 终止进程：
- 正常退出：exit、_exit、从main函数return
- 异常退出：调用abort、信号ctrl + C
exit_group函数
- 函数原型： void exit_group (int status);
- exit：退出当前进程process
- exit_group：退出一个进程中所有threads
- Linux系统特有的系统调用，不属于POSIX标准
other
- fork之后、exec之前，使用exit是不安全的
- 很多资源还是共享的(如文件描述符、缓冲区)
exit与_exit
两者的区别
- exit是库函数是对_exit系统调用的封装
- 在调用_exit之前，它会执行各种动作
- 调用退出处理程序(通过atexit和on_exit注册的回调函数)
- 刷新stdio流缓冲区
- 使用由status提供的值执行_exit系统调用
_exit的执行流程
- 关闭进程打开的文件描述符、释放该进程持有的文件锁
- 关闭该进程打开的信号量、消息队列
- 取消该进程通过mmap()创建的内存映射
- 将该进程的所有子进程交给init托管
- 给父进程发送一个SIGCHLD信号
- ……
_exit和exit总结
- 在一个进程中，直接调用_exit终止进程，缓冲区的数据可能会丢失
- 在创建子进程的应用中，只应有一个进程(一般为父进程)调用exit终止，而其他进程应调用_exit()终止。从而确保只有一个进程调用退出处理程序并刷新stdio缓冲区
- 如果一个进程使用atexit/on_exit注册了退出管理程序，则应使用exit终止程序的运行，否则注册的回调函数无法执行