进程控制函数

孤儿进程和僵尸进程

  • 经验：

很多时候 我们会让子进程先退出，然后再退出父进程

如果父进程先死亡， 那么 子进程就是孤儿进程【很容易理解】

  • 僵尸进程
    • 僵尸进程：子进程退出了，但是父进程没有用wait或waitpid去获取子进程的状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中，这种进程称为僵死进程。

　僵尸进程危害场景：

　　例如有个进程，它定期的产 生一个子进程，这个子进程需要做的事情很少，做完它该做的事情之后就退出了，因此这个子进程的生命周期很短，但是，父进程只管生成新的子进程，至于子进程 退出之后的事情，则一概不闻不问，这样，系统运行上一段时间之后，系统中就会存在很多的僵死进程，倘若用ps命令查看的话，就会看到很多状态为Z的进程。 严格地来说，僵死进程并不是问题的根源，罪魁祸首是产生出大量僵死进程的那个父进程。因此，当我们寻求如何消灭系统中大量的僵死进程时，答案就是把产生大 量僵死进程的那个元凶枪毙掉（也就是通过kill发送SIGTERM或者SIGKILL信号啦）。枪毙了元凶进程之后，它产生的僵死进程就变成了孤儿进 程，这些孤儿进程会被init进程接管，init进程会wait()这些孤儿进程，释放它们占用的系统进程表中的资源，这样，这些已经僵死的孤儿进程 就能瞑目而去了。

父进程有义务回收 自己创建的子进程

  1. 解决方法：
    1. 调用 wait方法回收子进程

一个进程在终止时会关闭所有文件描述符，释放在用户空间分配的内存，但它的 PCB 还保留着，内核在其中保留了一些信息。如果是正常终止，则保存退出状态；如果是异常终，则保存着导致该进程终止的信号是哪一个。这个进程的父进程可以调用 wait 或 waitpid 获取这些信息 ，然后彻底清除掉这个进程。我们知道一个进程的退出状态可以在 Shell 中用特殊变量 $? 查看，因为 Shell 是它的父进程，当它终止时 Shell 调用 wait 或者 waitpid 得到它的退出状态同时彻底清除掉这个进程。

MMU 原理

fork学习视频

说到子进程只是一个额外的流程，那他跟父进程的联系和区别是什么呢？

我很想建议你看看linux内核的注解（有兴趣可以看看，那里才有本质上的了解），总之,fork后，子进程会复制父进程的task_struct结构，并为子进程的堆栈分配物理页。理论上来说，子进程应该完整地复制父进程的堆，栈以及数据空间，但是2者共享正文段。

关于写时复制：由于一般 fork后面都接着exec，所以，现在的 fork都在用写时复制的技术，顾名思意，就是，数据段，堆，栈，一开始并不复制，由父，子进程共享，并将这些内存设置为只读。直到父，子进程一方尝试写这些区域，则内核才为需要修改的那片内存拷贝副本。这样做可以提高 fork的效率。

三.多线程

线程是可执行代码的可分派单元。这个名称来源于“执行的线索”的概念。在基于线程的多任务的环境中，所有进程有至少一个线程，但是它们可以具有多个任务。这意味着单个程序可以并发执行两个或者多个任务。

简而言之，线程就是把一个进程分为很多片，每一片都可以是一个独立的流程。这已经明显不同于多进程了，进程是一个拷贝的流程，而线程只是把一条河流截成很多条小溪。它没有拷贝这些额外的开销，但是仅仅是现存的一条河流，就被多线程技术几乎无开销地转成很多条小流程，它的伟大就在于它少之又少的系统开销。（当然伟大的后面又引发了重入性等种种问题，这个后面慢慢比较）。

还是先看linux提供的多线程的系统调用：

int pthread_create(pthread_t *restrict tidp, const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void), void *restrict arg);
Returns: 0 if OK, error number on failure

第一个参数为指向线程标识符的指针。 第二个参数用来设置线程属性。 第三个参数是线程运行函数的起始地址。 最后一个参数是运行函数的参数。

fork函数

  1. 创建一个子进程：
    1. pid_t fork(void) , 失败返回 -1， 成功返回 子进程的ID（非负）
    2. man fork 可以查看 文档
    3. fork 函数返回值有2个：
      1. 返回子进程的 pid
      2. 返回 0 表示成功
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lyr@DESKTOP-FSVN6C0:~$ g++ main.cpp
lyr@DESKTOP-FSVN6C0:~$ ./a.out
:<<EOF
fork 子进程 224
fork成功： 父进程获得 子进程id:= 224
fork 子进程 0
这个是子进程 ：= 0

EOF

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#include <unistd.h>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cerrno>

using namespace std;

int main(void) {
    pid_t pid = fork();

    printf("fork 子进程 %d\n", pid);
    if (pid == -1) {
        perror("fork进程失败");
        exit(1);
    }
    if (pid == 0 ){
        printf("这个是子进程 ：= %d\n", pid);
    }
    else {
        printf("fork成功： 父进程获得 子进程id:= %d\n", pid);
    }



    return 0;
}

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#include <unistd.h>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cerrno>



using namespace std;

int main(void) {
    pid_t pid = fork();
    // printf("fork 子进程 %d\n", pid);
    if (pid == -1) {
        perror("fork进程失败");
        exit(1);
    }
    if (pid == 0 ){
        printf("父进程id： = %d 这个是子进程 ：= %d\n", getpid() , pid);
    }
    else {
        printf("fork成功：父进程ID:=%d  父进程获得 子进程id:= %d\n",getpid(), pid);
    }



    return 0;
}

/*
lyr@DESKTOP-FSVN6C0:~$ g++ main.cpp && ./a.out

fork成功：父进程ID:=264  父进程获得 子进程id:= 265
父进程id： = 265 这个是子进程 ：= 0

getpid() 表示获得当前进程的 id ，proccess_id



*/

循环 fork 出现的问题

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#include <unistd.h>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cerrno>

using namespace std;

int main(void) {
    // printf("fork 子进程 %d\n", pid);
    for(int i=0;i<5;++i ) {
        pid_t pid = fork();
        if( pid == -1) {
            perror("fork error");
            exit(1);
        }
        else if( pid == 0 ) {
            printf("这个是子进程 := %d\n",pid);
        }else {
            printf("这个是父亲进程 := %d, 子进程:=%d\n", getpid(), pid);
            sleep(1);
        }

    }
    return 0;
}

解决的方法

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#include <unistd.h>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cerrno>



using namespace std;

int main(void) {
    // printf("fork 子进程 %d\n", pid);
    for(int i=0;i<5;++i ) {
        pid_t pid = fork();
        if( pid == -1) {
            perror("fork error");
            exit(1);
        }
        else if( pid == 0 ) {
            //这样就不会继续 fork下去了
            break;
            //printf("这个是子进程 := %d\n",pid);
        }else {
            printf("这个是父亲进程 := %d, 子进程:=%d\n", getpid(), pid);
            sleep(1);
        }

    }


    return 0;
}

exec 原理

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#include <unistd.h>
#include <cstdio>
#include <cstdlib>
#include <cerrno>



using namespace std;

int main(void) {
    // printf("fork 子进程 %d\n", pid);
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid == -1 ) {
        exit(1);
    }
    if (pid == 0 ) {
        //第2个参数随便写，不会被用
       execlp("ls","ls" ,"-l" , "-d" ,NULL);
    } else {
        printf("parent\n" );
        sleep(2);
    }


    return 0;
}

进程的复制

进程的创建，其实就是对 linux 0号进程或者当前进程的复制，堆栈的复制

参考文章

其他笔记

[[post/03.基础学科/01.操作系统/7.面试问题整理 |面试问题]]

fork原理

linux 内核视频教程

父子进程共享文件描述符

子进程继承的父进程属性有哪些