关于进程和线程的

介绍

本文是我在学习进程时总结的一些笔记，后续还会更新，我会把我遇到的一些问题也会提出来，也会对一些知识点进行总结，或者以画图方式进行理解，如果你也在学习进程知识，可以拿以参考。如果过程中发现我的错误，请务必私信我哈，非常感谢！！！
加油，屏幕对面的你‍

进程进程

！！！这块笔记来自b站一个老师的视频，老师讲的非常有思路，告诉你进程从出生到牺牲都经历了什么‍点我跳转！！！

资源分配的单位（搞清楚进程的资源，就搞清楚了进程）

进程在Linux中的数据结构

PCB(进程控制块)

pstree 树形式，显示进程关系
Linux中用三种不同数据结构来描述它，在不同场景都能更高效（空间换时间）

进程生命周期

僵尸

僵尸、僵尸的清除

#include 
#include 
#include 
#include 

int main(void)
{
	pid_t pid,wait_pid;
	int status;

	pid = fork();

	if (pid==-1)	{
		perror("Cannot create new process");
		exit(1);
	} else 	if (pid==0) {
		printf("child process id: %ldn", (long) getpid());
		pause();
		_exit(0);
	} else {
#if 0 
		printf("ppid:%dn", getpid());
		while(1);
#endif
		do {
			wait_pid=waitpid(pid, &status, WUNTRACED | WCONTINUED);

			if (wait_pid == -1) {
				perror("cannot using waitpid function");
				exit(1);
			}

			if (WIFEXITED(status))
				printf("child process exites, status=%dn", WEXITSTATUS(status));

			if(WIFSIGNALED(status))
				printf("child process is killed by signal %dn", WTERMSIG(status));

			if (WIFSTOPPED(status))
				printf("child process is stopped by signal %dn", WSTOPSIG(status));

			if (WIFCONTINUED(status))
				printf("child process resume running....n");

		} while (!WIFEXITED(status) && !WIFSIGNALED(status));

		exit(0);
	}
}

子进程死后，父进程收尸（#if 0）
子进程死后，父进程不给予处理(#uf 1)

执行 ps aux 查看父、子进程情况

这时候，把子进程的父进程杀死，僵尸就没了（原因往后看）

再执行ps aux父、子进程就都没了

暂停和继续进程

#include

int main(int argc, const char *argv[])
{
	int i=0;

	while(1){
		volatile j;
		for (i=0; i < 100000; i++){
			printf("666 %dn", j++);
		}
	}
	return 0;
}

Ctrl +C 、killall a.out
杀掉进程a.out
Ctrl + Z 暂停
fg(front) 进程放在前台继续执行
bg (back) 进程放在后台继续执行
‍点我了解前边三个命令
后台进程的终止

方法一：
　　通过jobs命令查看job号（假设为num），然后执行kill %num
方法二：
　　通过ps命令查看job的进程号（PID，假设为pid），然后执行kill pid

前台进程的终止：

ctrl+c

kill的其他作用
　　kill除了可以终止进程，还能给进程发送其它信号，使用kill -l 可以察看kill支持的信号。

cpulimit -l 10 -p pid号把某个进程的CPU利用率限制为10%
问题

执行a.out，后cpu利用率总是在3%左右，但是程序在飞快运行。执行cpulimit依然没效果

睡眠

深度睡眠视频里会说

内存泄漏

进程管理别人的

‍点我查看进程管理笔记
‍课程同步笔记

我的

查看系统中所有进程

ps aux
查看系统中所有进程，使用BSD操作系统格式。(Unix)
ps -le
查看系统中所有进程，使用Linux标准命令格式。
ps aux 输出信息

查看系统健康状态

-d 秒数: 指定top命令每隔几秒更新。默认是3秒在top命令的交互模式当中可以执行的命令
?或h: 显示交互模式的帮助
P: 以CPU使用率排序，默认就是此项
M: 以内存的使用率排序
N: 以PID排序
q: 退出top

查看、修改进程优先级

命令	作用
nice	按用户指定的优先级,运行进程
renice	改变正在运行进程的优先级

注意:
进程的nice值默认是0,范围为- 20~20，nice值越小则优先级越高。普通用户设置的nice值只能为0 ~ 20，且只能增加nice值
nice的应用

先创建一个睡眠的进程

#include
#include
#include

int main(){
	printf("Hi bro!!n");

	while(1){
		usleep(100000); 
	}
	_exit(0);
}

然后

linux@linux:~/Lesson/level5/day1$ gcc -o nice nice.c //1.编译
linux@linux:~/Lesson/level5/day1$ nice -n 19 ./nice //2.修改优先级后运行
Hi bro!!
^C
linux@linux:~/Lesson/level5/day1$ ps -ef|grep nice //3.查看PID（进程的ID）
linux 18325 18036 0 06:23 pts/0 00:00:00 grep --color=auto nice
linux@linux:~/Lesson/level5/day1$ top -p 18325 //4.根据PID查看它的NI（优先级）是否修改

问题

修改优先级这块我的现象不对，需要问老师

进程相关函数 fork

示例

#include 
#include 
#include  

int main(void)
{
	pid_t pid,wait_pid;
	int status;

	pid = fork();

	if (pid==-1)	{
		perror("Cannot create new process");
		exit(1);
	} else 	if (pid==0) {
		printf("an");
	} else {
		printf("bn");
	}

	printf("cn");
	while(1);
}

exit/_exit/return

描述

C 库函数 void exit(int status) 立即终止调用进程。任何属于该进程的打开的文件描述符都会被关闭，该进程的子进程由进程 1 继承，初始化，且会向父进程发送一个 SIGCHLD 信号。

函数原型

#include 
#include 
void exit(int status);//用stdlib.h头文件
void _exit(int status);//用unistd.h头文件

exit结束后会刷新流的缓冲区

参数

status – 返回给父进程的状态值。

返回值

该函数不返回值。

示例

#include 
#include 

int main ()
{
   printf("程序的开头....n");
   
   printf("退出程序....n");
   exit(0);

   printf("程序的结尾....n");

   return(0);
}

程序的开头....
退出程序....

exec

exec族函数函数的作用

我们用fork函数创建子进程后，由于子进程和父进程的内容一样，没必要存在两个一样的，所以我们经常会在子进程中调用exec函数去执行另外一个程序。
当进程调用exec函数时，子进程被完全替换为新程序。
因为调用exec函数并不创建新进程，所以前后进程的ID并没有改变。

exec族函数定义

功能:

在调用进程内部执行一个可执行文件。可执行文件既可以是二进制文件，也可以是任何Linux下可执行的脚本文件。

函数原型：

#include 
int execl(const char *path,const *arg,...);//arg...传递给执行的程序的参数列表
int execlp(const char *file,const char *arg,...);//arg...传递给执行的程序的参数列表

int execv(const char *path,char *const argv[]);//arg...封装成指针数组的形式
int execvp(const char*file,char *const argv[]);//arg...封装成指针数组的形式

参数：

path：可执行文件的路径名字
arg：可执行程序所带的参数，第一个参数为可执行文件名字，没有带路径且arg必须以NULL结束
file：如果参数file中包含/，则就将其视为路径名，否则就按 PATH环境变量，在它所指定的各目录中搜寻可执行文件。

返回值：

exec函数族的函数执行成功后不会返回，调用失败时，会设置errno并返回-1，然后从原程序的调用点接着往下执行。

示例

执行ls命令，显示/etc目录下所有文件的详细信息

方式1：execl
if(execl("/bin/ls","ls","-a","-l","/etc",NULL)<0{//一定要以NULL结尾，并判断函数是否执行成功
	perror("execl");
}	

方式2：execlp
if(execlp("ls","ls","-a","-l","/etc",NULL)<0{//会自动在PATH路劲搜索
	perror("execlp");
}	
方式3：execv
char *arg[]={"ls","-a","-l","/etc",NULL};//将要传递的参数放在数组中
if(execv("/bin/ls",arg)<0){
	perror("execv");
}
方式3:execvp
if(execvp("ls",arg)<0){
	perror("execvp");//会自动在PATH路径中搜索
}

system

函数原型

#include 
int system(const char *command)

返回值：

成功时返回command的返回值；失败时返回EOF（自动创建一个子进程，子进程执行命令）
当前进程（父进程）等待command执行结束后才继续执行。

示例

#include
#include

int main(){

	system("ls -a -l ./");

	printf("Hello!n");

	return 0;
}

linux@linux:~/Lesson/level5/day2$ gcc system.c
linux@linux:~/Lesson/level5/day2$ ./a.out
total 24
drwxrwxr-x 2 linux linux 4096 Oct 10 09:29 .
drwxrwxr-x 4 linux linux 4096 Oct 10 08:49 ..
-rwxrwxr-x 1 linux linux 7331 Oct 10 09:29 a.out
-rw-rw-r-- 1 linux linux 480 Oct 10 09:29 exec.c
-rw-rw-r-- 1 linux linux 130 Oct 10 09:29 system.c
Hello!

wait/waitpid

功能

回收进程
子进程结束时由父进程回收
孤儿进程由init进程回收
若孤儿进程没有回收会出现僵尸进程

wait 函数原型

#include 
pid_t wait(int *status);

参数

status指定保存子进程返回值和结束方式的地址

返回值：

成功时返回回收子进程的进程号；失败时返回EOF
若子进程没有结束，父进程一直阻塞
若有多个子进程，那个进程先结束就先回收
status为NULL表示直接释放子进程PCB，不接收返回值

示例

#include
#include
#include

int main()
{
	int status;
	pid_t pid, pr;

	pid = fork();
	if (pid < 0){
		perror("fork");
		exit(-1);
	}
	else if(pid == 0){
		sleep(1);
		exit(1);
	}
	else{
		pr = wait(NULL); //不用&status，不关心程序怎么结束的
		printf("process %d is over!n", pr);
	}

	return 0;
}

宏标识符	作用
WIFEXITED(status)	判断子进程是否正常结束
WEXITSTATUS（status）	获得子进程的返回值
WIFSIGNALED（status）	判断子进程是否被信号结束
WTERMSIG（status）	获取结束子进程的信号类型

父进程用宏标识符，通过status判断子进程的状态

示例

#include
#include
#include

int main(int argc, const char *argv[])
{
	int status;
	pid_t pid, pr;

	pid = fork();
	if (pid < 0){
		perror("fork");
		exit(-1);
	}else if (pid == 0){
		printf("the PID of son process is %dn", getpid());
		sleep(1);
		while(1);  //让父进程一直等待信号，此时子进程处于僵尸态
// 		exit(2);
	}else{

		
#if 0
		printf("the PID of father process is %dn", getpid());
		while(1);
#endif
		pr = wait(&status);

		if (pr == -1){
			perror("con't use wait functionn");
			exit(1);
		}
		if (WIFEXITED(status)){ //子进程是否正常结束
			printf("%d is finished normally, status = %dn", pr, WEXITSTATUS(status));
		}
		else if(WIFSIGNALED(status)){ //子进程是否被信号结束
			printf("%d is killed by signal %dn", pr, WTERMSIG(status));	
		}
		exit(0);
	}

	return 0;
}

总结

exit 函数主要就是把进程结束后（释放资源后），向父进程发送一个 SIGCHLD 信号
这时父进程里正在阻塞的wait 会获取到这个信号，把僵尸进程（释放资源后的进程）的PCB释放，使得进程彻底消失
status 是父进程从子进程捕捉到的子进程的状态----子进程是如何结束的，一般我们只需让进程消失就行了，不用管它的状态

waitpid函数原型

#include  

#include 

pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options)

从本质上讲，系统调用waitpid和wait的作用是完全相同的，但waitpid多出了两个可由用户控制的参数pid和options，从而为我们编程提供了另一种更灵活的方式。

参数

pid：从参数的名字pid和类型pid_t中就可以看出，这里需要的是一个进程ID。但当pid取不同的值时，在这里有不同的意义。

pid>0时，只等待进程ID等于pid的子进程，不管其它已经有多少子进程运行结束退出了，只要指定的子进程还没有结束，waitpid就会一直等下去。
pid=-1时，等待任何一个子进程退出，没有任何限制，此时waitpid和wait的作用一模一样。
pid=0时，等待同一个进程组中的任何子进程，如果子进程已经加入了别的进程组，waitpid不会对它做任何理睬。
pid<-1时，等待一个指定进程组中的任何子进程，这个进程组的ID等于pid的绝对值。

options：options提供了一些额外的选项来控制waitpid，目前在Linux中只支持WNOHANG和WUNTRACED两个选项，这是两个常数，可以用"|"运算符把它们连接起来使用

ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED);
如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如：
ret=waitpid(-1,NULL,0);

WNOHANG参数调用waitpid，即使没有子进程退出，它也会立即返回，不会像wait那样永远等下去。
WUNTRACED参数，由于涉及到一些跟踪调试方面的知识，加之极少用到，这里就不多费笔墨了，有兴趣的读者可以自行查阅相关材料。

返回值

当正常返回的时候，waitpid返回收集到的子进程的进程ID；
如果设置了选项WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集，则返回0；
如果调用中出错，则返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在

示例

#include
#include
#include
#include

int main(){
	pid_t pc, pr;

	pc = fork();
	if (pc < 0){
		error("fork");
		exit(-1);
	}else if (pc == 0){ 
		sleep(3);
		exit(0);
	}
	
	
    do{
		pr = waitpid(pc, NULL, WNOHANG); //没等到信号过来，返回0
		if (pr == 0){
			printf("Not receive a signal form a childn");
			sleep(1);
		}
	}while(pr == 0); //如果信号一直没收到，就一直循环

	if (pr == pc){
		printf("successfully get a child's signaln");
	}else{
		printf("Errorn");
	}

	return 0;
}

守护进程概念

守护进程（Daemon进程）是Linux中的后台服务进程。

特点

生存期长
独立于控制终端
周期性执行某种任务或等待处理某些发生的事件
系统启动时开始执行，关闭时终止

作用

当你希望某个进程不因为用户、终端或者其他的变化而受影响，你要把它变成守护进程

终端是什么

终端是每个系统与用户进行交流的界面

作用

进程从一个终端开始运行，它就会依附于这个终端。
这个终端又称为这些进程的“控制终端”
控制终端关闭时，相应的进程都会自动结束

守护进程的创建

创建子进程，父进程退出

if(fork()>0){
	exit(0);
}

子进程变成孤儿进程，被init进程收养
子进程在后台运行，但是依旧和终端相关联

子进程创建新会话

if(setsid()<0)//通过setsid创建一个新的会话
{
	exit(-1);
}

子进程成为新的会话组长
子进程脱离原先的终端

chdir("/");
chdir("/tmp");//所有用户可读可写可执行

守护进程一直在后台运行，其工作目录不能被卸载
重新设定当前工作目录cwd

重设文件权限掩码

if(umask(0)<0){
	exit(-1);
}

文件权限掩码设置为0
只影响当前进程

关闭打开的文件描述符

int i;
for(i=0;i 
关闭所有从父进程继承的打开文件
已脱离终端，stdin/stdout/stderr无法再使用 
示例： 
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include


int main(int argc, const char *argv[]){
	pid_t pid;
	int i,fd;
	char *buf = "This is a Daemonn";

	
	pid = fork();
	if (pid < 0){
		printf("Error forkn");
		exit(1);
	}else if (pid > 0){
		exit(0); // parent out 
	}

	
	setsid();

	
	chdir("/tmp");

	
	umask(0);

	
	for (i=0; i < getdtablesize(); i++){
		close(i);
	}
	
	
	if ((fd = open("daemon.log", O_CREAT|O_WRONLY|O_TRUNC, 0600)) < 0){
		printf("Open file errorn");
		exit(1);
	}

	
	while(1){
		write(fd, buf, strlen(buf));
		sleep(2);
	}
	exit(0);
}
 
进程创建的写时拷贝技术 
Copy-On-Write 
 
 
#include 
#include 
#include 
#include 

int data = 10;

int child_process()
{
	printf("Child process %d, data %dn",getpid(),data);
	data = 20;
	printf("Child process %d, data %dn",getpid(),data);
	_exit(0);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	int pid;
	pid = fork();

	if(pid==0) {
		child_process();
	}
	else{
		sleep(1);
		printf("Parent process %d, data %dn",getpid(), data);
		exit(0);
	}
}
 
 
 linux@linux:~/Lesson/level5/day3$ gcc cow.c
 linux@linux:~/Lesson/level5/day3$ ./a.out
 Child process 4701, data 10
 Child process 4701, data 20
 Parent process 4700, data 10 
 
 
vfork 
#include 
#include 
#include 

int data = 10;

int child_process()
{
	printf("Child process %d, data %dn",getpid(),data);
	data = 20;
	printf("Child process %d, data %dn",getpid(),data);
	_exit(0);
}

int main(int argc, char* argv[])
{
	if(vfork()==0) {
		child_process();	
	}
	else{
		sleep(1);
		printf("Parent process %d, data %dn",getpid(), data);
	}
}
 
 
 linux@linux:~/Lesson/level5/day3$ gcc vfork.c
 linux@linux:~/Lesson/level5/day3$ ./a.out
 Child process 4858, data 10
 Child process 4858, data 20
 Parent process 4857, data 20 
 
线程 

  
PID和TGID

关于进程和线程的

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