Linux下进程控制

1. Linux下进程的不同状态

创建	就绪	内核	用户	睡眠	唤醒	被抢先	僵死
进程被创建	需要的系统资源已分配	进程被内核调用	时钟周期结束被调出内核	需要的系统资源被占用	需要的系统资源可用	被高优先级的进程抢先	进程即将结束被内核清理数据结构

2.进程被创建的过程
Linux中创建子进程的唯一方法就是使用fork系统调用。

为子进程分配一个进程表项

分配PID

复制父进程表项到子进程

增加父进程表项的索引节点(使父进程的文件表和索引表的节点自增1)

创建上下文，进程创建成功。

通过exit调用来结束子进程。但是只删除了进程的上下文，但保留进程表项和PID，进程处于僵死状态。内核在合适的时候会删除进程表项的内容，释放PID》

3.进程调度
进程调度包括两个概念:调度时机和调度算法
一般的处于睡眠状态和被抢先状态的进程具有比较高的优先级，一旦资源满足或者抢先的进程进入用户状态，睡眠状态或者被抢先状态的进程会立即执行。
调度算法的核心是如何为进程分配优先级，进程优先级的设置通常不需要认为设置。

4.进程基本操作
在进程的基本操作中，包括fork、exec、exit、wait和sleep等函数。unistd.h是linux的标准苦函数。
note:fork和vfork函数都使用来创建子进程的，但是vfork函数不复制父进程的上下文。fork对于父进程来说返回的是子进程的pid，而对于子进程来说返回的是0。若调用失败，则返回-1。

#include<unistd.h>//标准苦函数
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>

int main(){
	pid_t c_pid;//记录子进程的pid
	int status;

	if((c_pid = fork()) == 0){//判断是否是子进程
		printf("子进程正在工作...\n");
		printf("子进程的PID是:%d\n",getpid());
		printf("父进程的PID是:%d\n",getppid());
		exit(0);
	}else{
		printf("父进程正在工作...\n");
		printf("父进程的PID是:%d\n",getpid());
		printf("子进程的PID是:%d\n",c_pid);
	}

	wait(&status);
	return 0;
}

输出结果:(子进程和父进程的PID在不同运行时刻值可能不同)
子进程正在工作...
子进程的PID是:10779
父进程的PID是:10778
父进程正在工作...
父进程的PID是:10778
子进程的PID是:10779
note:因为子进程是从fork开始执行的，所以fork不会被执行两次。

5. exec系统调用
系统调用exec用新进程代理原有进程，但是PID保持不变。有6个函数，如下：

extern char **environ;

int execl(const char* fullpath, const char* arg, ...);
int execlp(const char* file, const char* arg, ...);
int execle(const char* fullpath, const char* arg , ..., char* const envp[]);
int execv(const char* fullpath, char* const argv[]);
int execvp(const char* file, char* const argv[]);
int execve(const char* fullpath, const char* arg[] , char* const envp[]);

以上函数在本质上都是一样的，其中execve是其他函数的基础，其他函数都是对这个函数的重新封装。执行成功则返回0，否则返回－1。这些函数的区别在于:
(1) 待执行的程序文件是文件名还是路径名
(2) 参数是一一列出还是传入一个指针变量
(3) 是为新进程指定一个新的环境还是把原来的环境传递给新的进程。(execve和execle指定新的环境)

如下是一个调用execve的例子。

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

extern char ** environ;
int main(int argc, char * argv[]){
	int i;
	for(i=0;i<argc;i++){
		printf("参数 %d 是 %s\n",i,argv[i]);
	}

	for(i=0;environ[i] != NULL;i++){
		printf("%s\n",environ[i]);
	}
}

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

extern char ** environ;
int main(int argc, char * argv[]){
	puts("before\n");
	//fflush(stdout);
	execve("execve",argv,environ);
	puts("after\n");
}

结果:
[root@NetFPGA11 linux]# ./execve1 test1 test2 test3
before            //这个是在使用fflush(stdout)时输出的
参数 0 是 ./execve1
参数 1 是 test1
参数 2 是 test2
参数 3 是 test3
SSH_AGENT_PID=9324
。。。（后面的环境变量很多，没有列出，自己可以试下）
note:没有输出execve1中的输出语句，是因为可能还在缓存中，但新的进程将之前的缓冲区清空。可以使用fflush(stdout)来进行强制输出。

6. wait函数
pid_t wait (int * status);
pid_t waitpid(pid_t pid,int * status,int options);
note:
(1) 需要用到的头文件有#include<sys/types.h>和#include<sys/wait.h>
(2) 函数中的status用来获得子进程exit系统调用的参数值，只有最低一个字节能被读取。意味着数值的取值范围是0－255。
(3) wait函数等待所有子进程的僵死状态，而waitpid则等待PID的子进程的僵死状态。
(4) waitpid中，pid的取值
   pid<-1 等待进程组识别码为 pid 绝对值的任何子进程。
   pid=-1 等待任何子进程,相当于 wait()。
   pid=0   等待进程组识别码与目前进程相同的任何子进程。
   pid>0   等待任何子进程识别码为 pid 的子进程。
(5) waitpid中的options可以取值为 0 或下面的 OR 组合:
   WNOHANG 如果没有任何已经结束的子进程则马上返回, 不予以等待。
   WUNTRACED 如果子进程进入暂停执行情况则马上返回,但结束状态不予以理会。
(6) waitpid
   子进程的结束状态返回后存于 status,底下有几个宏可判别结束情况:
   WIFEXITED(status)如果子进程正常结束则为非 0 值。
   WEXITSTATUS(status)取得子进程 exit()返回的结束代码,一般会先用 WIFEXITED 来判断是否正常结束才能使用此宏。
   WIFSIGNALED(status)如果子进程是因为信号而结束则此宏值为真
   WTERMSIG(status) 取得子进程因信号而中止的信号代码,一般会先用 WIFSIGNALED 来判断后才使用此宏。
   WIFSTOPPED(status) 如果子进程处于暂停执行情况则此宏值为真。一般只有使用 WUNTRACED 时才会有此情况。
   WSTOPSIG(status) 取得引发子进程暂停的信号代码,一般会先用 WIFSTOPPED 来判断后才使用此宏。
   如果执行成功则返回子进程识别码(PID),如果有错误发生则返回返回值-1。失败原因存于 errno 中。
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比较好的介绍Linux概念的链接：
(1) http://blog.chinaunix.net/u2/66039/showart_528915.html
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