Linux系统编程03–进程

三、进程

文章目录

- 三、进程
- - - 虚拟内存空间
    - 进程环境
    - - 1.环境变量
      - getenv()/setenv()：获取、设置环境变量值
    - 进程状态
    - - 进程资源限制函数
    - 进程原语
    - - fork()
      - 进程相关函数
      - getpid()
        
        getuid()
        
        getgid()
      - exec()族（夺舍函数）
      - wait()/waitpid()
      - 僵尸进程
        
        wait()：
        
        waitpid()
        
        孤儿进程

我们知道，每个进程在内核中都有一个进程控制块（PCB）来维护进程相关的信息，Linux内核的进程控制块是task_struct结构体。现在我们全面了解一下其中都有哪些信息。

进程id。系统中每个进程有唯一的id，在C语言中用pid_t类型表示，其实就是一个非负整数。
进程的状态，有运行、挂起、停止、僵尸等状态。
进程切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器。
描述虚拟地址空间的信息。
描述控制终端的信息。
当前工作目录（Current Working Directory）。
umask掩码。
文件描述符表，包含很多指向file结构体的指针。
和信号相关的信息。
用户id和组id。
控制终端、Session和进程组。
进程可以使用的资源上限（Resource Limit）(每一个进程都有自己的资源上限值)。

目前大家并不需要理解这些信息的细节，在随后课程中讲到某一项时会再次提醒大家它是保存在PCB中的。

? fork和exec是本章要介绍的两个重要的系统调用。fork的作用是根据一个现有的进程复制出一个新进程，原来的进程称为父进程（Parent Process），新进程称为子进程（ChildProcess）。系统中同时运行着很多进程，这些进程都是从最初只有一个进程开始一个一个复制出来的。在Shell下输入命令可以运行一个程序，是因为Shell进程在读取用户输入的命令之后会调用fork复制出一个新的Shell进程，然后新的Shell进程调用exec执行新的程序。

? 我们知道一个程序可以多次加载到内存，成为同时运行的多个进程，例如可以同时开多个终端窗口运行/bin/bash，另一方面，一个进程在调用exec前后也可以分别执行两个不同的程序，例如在Shell提示符下输入命令ls，首先fork创建子进程，这时子进程仍在执行/bin/bash程序，然后子进程调用exec执行新的程序/bin/ls 。

查看系统限制配置文件：(可以用ulimit -a 进行查询更改)

虚拟内存空间

上图是进程的用户空间（3G），命令行参数和环境变量上面就是3~4G的内核空间了，环境变量即命令行env查看的当前进程的环境变量。

1.环境变量

C标准libc中定义的全局变量environ指向环境变量表，environ没有包含在任何头文件中，所以在使用时要用extern引用声明。例如：

由于父进程在调用fork创建子进程时会把自己的环境变量表也复制给子进程，所以a.out打印的环境变量和Shell进程的环境变量是相同的。

按照惯例，环境变量字符串都是name=value这样的形式，大多数name由大写字母加下划线组成，一般把name的部分叫做环境变量，value的部分则是环境变量的值。环境变量定义了进程的运行环境，一些比较重要的环境变量的含义如下：

PATH

可执行文件的搜索路径。ls命令也是一个程序，执行它不需要提供完整的路径名/bin/ls，然而通常我们执行当前目录下的程序a.out却需要提供完整的路径名./a.out，这是因为PATH环境变量的值里面包含了ls命令所在的目录/bin，却不包含a.out所在的目录。PATH环境变量的值可以包含多个目录，用:号隔开。在Shell中用echo命令可以查看这个环境变量的值：

$ echo $P A T H （$ 相当于解引用的操作，取值）

SHELL

当前Shell，它的值通常是/bin/bash。

TERM

当前终端类型，在图形界面终端下它的值通常是xterm，终端类型决定了一些程序的输出显示方式，比如图形界面终端可以显示汉字，而字符终端一般不行。

LANG

语言和locale，决定了字符编码以及时间、货币等信息的显示格式。

HOME

当前用户主目录的路径，很多程序需要在主目录下保存配置文件，使得每个用户在运行该程序时都有自己的一套配置。

用environ指针可以查看所有环境变量字符串，但是不够方便，如果给出name要在环境变量表中查找它对应的value，可以用getenv函数。

getenv()/setenv()：获取、设置环境变量值

setenv将环境变量name的值设置为value。如果已存在环境变量name，那么若rewrite非0，则覆盖原来的定义；若rewrite为0，则不覆盖原来的定义，也不返回错误。如果环境变量name不存在则新建一个。

unsetenv删除name的定义。即使name没有定义也不返回错误。例修改环境变量:

进程状态

进程状态：

运行态，进程使用CPU资源。
睡眠态，进程sleep或者阻塞，等等某条件进入就绪或者被kill。
就绪态，操作系统调度进程，从运行态暂停为就绪，或从就绪继续播放为运行。
停止态，进程运行结束，或者被kill，进程结束，退出cpu。

进程资源限制函数

查看进程资源限制（普通用户可以修改软限制，root可以设置硬限制）：

进程原语

进程原语：操作（创建、销毁、回收）进程的最原始的语言函数。

fork()

fork意思是叉子，

子进程复制父进程的0到3g空间和父进程内核中的PCB，但id号不同。fork调用一次返回两次

fork父进程中返回子进程pid
fork子进程中返回0
父子进程读时共享，写时复制

来源：闲鱼蜡蕉的摸鱼时光

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