Linux-进程控制

进程控制

进程控制理论基础

定义：进程是一个具有一定独立功能的程序的一次运行活动。

特点：1.动态性 2.并发性 3.独立性 4.异步性

状态：执行、阻塞、就绪

进程ID（PID）：标识进程的唯一数字

父进程的ID（PPID）

启动进程的用户ID（UID）

进程互斥是指当有若干进程都要使用某一共享资源时，任何时刻最多允许一个进程使用，其他要使用该资源的进程必须等待，直到占用该资源者释放了该资源为止。

临界资源：操作系统中将一次只允许一个进程访问的资源称为临界资源。

临界区：进程中访问临界资源的那段程序代码称为临界区。为实现对临界资源的互斥访问，应保证诸进程互斥地进入各自的临界区。

进程同步：一组并发进程按一定的顺序执行的过程称为进程间的同步。具有同步关系的一组并发进程称为合作进程，合作进程间互相发送的信号称为消息或事件。

进程调度：

• 概念：按一定算法，从一组待运行的进程中选出一个来占有CPU运行

• 调度方式：

  • 抢占式

  • 非抢占式

调度算法：

• 先来先服务调度算法

• 短进程优先调度算法

• 高优先级优先调度算法

• 时间片轮转法

死锁：多个进程因竞争资源而形成一种僵局，若无外力作用，这些进程将永不能再向前推进。

进程控制编程

获取ID

#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void)
//获取本进程ID
pid_t getppid(void)
//获取父进程ID

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(void)
{
    printf("PID = %d
", getpid());
    printf("PPID = %d
", getppid());
    return 0;
}

进程创建-fork

#include <unistd.h>
pid_t fork(void)

功能：创建子进程

fork的奇妙之处在与它被调用一次，却返回两次，它可能有三种不同的返回值：

• 在父进程中，fork返回新创建的子进程的PID；

• 在子进程中，fork返回0

• 如果出现错误，fork返回一个负值

子进程的数据空间、堆栈空间都会从父进程得到一个拷贝，而不是共享。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
    pid_t pid;
    int count = 0;

    pid = fork();

    count++;

    if(pid == 0)
        printf("I am the child process, ID is %d
", getpid());
    else
        printf("I am the parent process, ID is %d
", getpid());

    printf("count = %d
", count);

    return 0;
}

进程创建vfork

#include <sys/types>
#include <unistd.h>
pid_t vfork(void)

功能：创建子进程

区别：

• fork：子进程拷贝父进程的数据段

  vfork：子进程与父进程共享数据段

• fork：父、子进程的执行次序不确定

  vfork：子进程先运行，父进程后运行

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
    pid_t pid;
    int count = 0;

    pid = vfork();

    count++;

    printf("count = %d
", count);

    return 0;
}

exec函数族

exec用被执行的程序替换调用它的程序。

区别：

• fork创建一个新的进程，产生一个新的PID

• exec启动一个新程序，替换原有的进程，因此进程的PID不会改变。

#include <unistd.h>
int execl(const char *path, const char *arg1, ...)

参数：

path：被执行程序名（含完整路径）

arg1-argn：被执行程序所需的命令行参数，含程序名。以空指针（NULL）结束

#include <unistd.h>

int main(void)
{
    execl("/bin/ls", "ls", "-al", "/etc/passwd", (char *)0);
}

int execlp(const char *file, const char *arg1, ...)

参数：

path：被执行的程序名（不含路径，将从path环境变量中查找该程序）

arg1-argn：被执行程序所需的命令行参数，含程序名。以空指针（NULL）结束

#include <unistd.h>

int main(void)
{
    execlp("ls", "ls", "-al", "/etc/passwd", (char *)0);
}

int execv(const char *path, char * const argv[])

参数：

path：被执行的程序名（含完整路径）

argv[]：被执行程序所需的命令行参数数组

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main(void)
{
    char *argv[] = {"ls", "-al", "/etc/passwd", (char*)0};
    execv("/bin/ls", argv);
}

#include <stdlib.h>
int system(const char *string)

功能：

调用fork产生子进程，由子进程来调用 /bin/sh -c string 来执行参数string所代表的命令

#include <stdlib.h>

void main(void)
{
    system("ls -al /etc/passwd");
}

进程等待

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status)

功能：阻塞该进程，直到其某个子进程退出

wait.c

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>

void main(void)
{
    pid_t pc, pr;
    pc = fork();

    if(pc == 0)
    {
        printf("This is child process with pid of %d
", getpid());
        sleep(10);
    }
    else if( pc > 0)
    {
        pr = wait(NULL);
        printf("I catched a child process with pid of %d
", pr);
    }
    exit(0);
}