1、 Linux操作系統(tǒng)上機(jī)三：Linux進(jìn)程控制 1.目的（1）掌握系統(tǒng)調(diào)用fork(),exex(),exit()等實(shí)現(xiàn)進(jìn)程創(chuàng)建；（2）掌握進(jìn)程的終止方式（return、exit、_exit、abort）；（3）掌握僵尸進(jìn)程的產(chǎn)生和避免，以及wait,waitpid的使用；（4）了解守護(hù)進(jìn)程的創(chuàng)建。2.內(nèi)容主要上機(jī)分析代碼文件。systemtest.c6-3.c6-4.c 6-8.c 6-9.c其他略。3.步驟1）Linux進(jìn)程的創(chuàng)建創(chuàng)建進(jìn)程可以采用幾種方式?？梢詧?zhí)行一個(gè)程序（這會(huì)導(dǎo)致新進(jìn)程的創(chuàng)建），也可以在程序內(nèi)調(diào)用一個(gè) fork 或 exec來(lái)創(chuàng)建新進(jìn)程。fork 調(diào)用會(huì)導(dǎo)致創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程

2、，而 exec 調(diào)用則會(huì)用新程序代替當(dāng)前進(jìn)程上下文。exec系列函數(shù)并不創(chuàng)建新進(jìn)程，調(diào)用exec前后的進(jìn)程ID是相同的。exec系列函數(shù)如下。#include int execv(const char *path,char* const argv)；int execve(const char *path, char* const argv,char* const envp);int execvp(const char *file,char* const argv);int execl(const char *path,const char *arg,.);int execle(const ch

3、ar *path,const char *arg,.);int execlp(const char *file,const char *arg,.);exec函數(shù)的主要工作是清除父進(jìn)程的可執(zhí)行代碼映像，用新程序的代碼覆蓋調(diào)用 exec的進(jìn)程代碼。如果exec執(zhí)行成功，進(jìn)程將從新程序的main函數(shù)入口開(kāi)始執(zhí)行。調(diào)用exec后，除進(jìn)程ID保持不變外，還有下列進(jìn)程屬性也保持不變。(1)進(jìn)程的父進(jìn)程ID。(2)實(shí)際用戶ID和實(shí)際用戶組ID。(3)進(jìn)程組ID、會(huì)話ID和控制終端。(4)定時(shí)器的剩余時(shí)間。(5)當(dāng)前工作目錄及根目錄。(6)文件創(chuàng)建掩碼UMASK。(7)進(jìn)程的信號(hào)掩碼。與exec系統(tǒng)調(diào)用不同

4、，system將外部可執(zhí)行程序加載執(zhí)行完畢后繼續(xù)返回調(diào)用進(jìn)程。system的返回值就是被加載的程序的返回值。/* systemtest.c for test System. 調(diào)用system創(chuàng)建進(jìn)程*/#include #include void main() /調(diào)用system執(zhí)行“l(fā)s -l”，并輸出system的返回值 printf(system return code=%dn,system(ls -l); return 0;【例6.3】 設(shè)計(jì)一個(gè)程序，用fork函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)子進(jìn)程，在子進(jìn)程中，要求顯示子進(jìn)程號(hào)與父進(jìn)程號(hào)，然后顯示當(dāng)前目錄下的文件信息，在父進(jìn)程中同樣顯示子進(jìn)程號(hào)與父進(jìn)程號(hào)

5、。/*6-3.c 將一個(gè)進(jìn)程分為兩個(gè)一樣的進(jìn)程，打印出進(jìn)程的相關(guān)信息 */#include /*文件預(yù)處理，包含標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，包含system、exit等函數(shù)庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，包含fork、getpid、getppid函數(shù)庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，包含fork函數(shù)庫(kù)*/int main () /*C程序的主函數(shù)，開(kāi)始入口*/ pid_t result; result=fork(); /*調(diào)用fork函數(shù)，返回值存在變量result中*/ int newret; if(result=-1) /*通過(guò)result的值來(lái)判斷f

6、ork函數(shù)的返回情況，這兒先進(jìn)行出錯(cuò)處理*/ perror(創(chuàng)建子進(jìn)程失敗); exit(0); else if (result=0)/*返回值為0代表子進(jìn)程*/ printf(返回值是:%d,說(shuō)明這是子進(jìn)程!n此進(jìn)程的進(jìn)程號(hào)(PID)是:%dn此進(jìn)程的父進(jìn)程號(hào)(PPID)是:%dn,result,getpid(),getppid(); execl(“/bin/ls”,”ls”,”-l”,0);/*調(diào)用ls程序，顯示當(dāng)前目錄下的文件信息*/ else /*返回值大于0代表父進(jìn)程*/ sleep(10); printf(返回值是:%d,說(shuō)明這是父進(jìn)程!n此進(jìn)程的進(jìn)程號(hào)(PID)是:%dn此進(jìn)程的

7、父進(jìn)程號(hào)(PPID)是:%dn,result,getpid(),getppid(); 【步驟1】 設(shè)計(jì)編輯源程序代碼。rootlocalhost root#vi 6-3.c【步驟2】用gcc編譯程序。rootlocalhost root#gcc 6-3.c o 6-3 【步驟3】運(yùn)行程序。 編譯成功后，執(zhí)行6-3，此時(shí)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行結(jié)果，根據(jù)result的值，先顯示Linux系統(tǒng)分配給子進(jìn)程的進(jìn)程號(hào)（PID）和父進(jìn)程號(hào)（PPID），接著運(yùn)行l(wèi)s程序，顯示當(dāng)前目錄下的文件信息。再等待10秒鐘后，顯示父進(jìn)程的進(jìn)程號(hào)（PID）和父進(jìn)程號(hào)（PPID）。 【步驟4】在6-3.c代碼中改變：execl(“

8、/bin/ls”,”ls”,”-l”,0);/*調(diào)用ls程序，顯示當(dāng)前目錄下的文件信息*/替換為：printf(執(zhí)行前的進(jìn)程號(hào)(PID)是：%dn,getpid(); /*顯示輸出進(jìn)程號(hào)*/printf(執(zhí)行前的父進(jìn)程號(hào)(PPID)是：%dn,getppid();/*顯示輸出父進(jìn)程號(hào)*/execv(“6-1”, NULL);/*調(diào)用6-1程序 */執(zhí)行后觀察進(jìn)程的PID和PPID是否有改變。2）Linux進(jìn)程的終止 (1) 正常終止：(a) 在main函數(shù)內(nèi)執(zhí)行return語(yǔ)句，這等效于調(diào)用exit。(b) 調(diào)用exit函數(shù)。此函數(shù)由ANSIC定義，其操作包括調(diào)用各終止處理程序，然后關(guān)閉所有標(biāo)

9、準(zhǔn)I/O流等。(c) 調(diào)用_exit系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，此函數(shù)由exit調(diào)用。(2) 異常終止：(a) 調(diào)用abort 。(b) 由一個(gè)信號(hào)終止。exit, _exit, _Exit 都是進(jìn)程終止函數(shù)。abort產(chǎn)生 SIGABRT 信號(hào)。非正常退出，即在程序碰到災(zāi)難性錯(cuò)誤時(shí)強(qiáng)制退出。由于是非正常退出，因此不會(huì)做其它任何操作。return與exit的區(qū)別在進(jìn)程操作中exit是結(jié)束當(dāng)前進(jìn)程或程序并把控制權(quán)返回給調(diào)用該程序或者進(jìn)程的進(jìn)程即父進(jìn)程并告訴父進(jìn)程該當(dāng)前進(jìn)程的運(yùn)行狀態(tài)，而return是從當(dāng)前函數(shù)返回，如果是在main函數(shù)中，main函數(shù)結(jié)束時(shí)隱式地調(diào)用exit函數(shù)，自然也就結(jié)束了當(dāng)前進(jìn)程。ret

10、urn是語(yǔ)言級(jí)別的，它表示了調(diào)用堆棧的返回；而exit是系統(tǒng)調(diào)用級(jí)別的，它表示了一個(gè)進(jìn)程的結(jié)束。exit函數(shù)是退出應(yīng)用程序，并將應(yīng)用程序的一個(gè)狀態(tài)返回給OS，這個(gè)狀態(tài)標(biāo)識(shí)了應(yīng)用程序的一些運(yùn)行信息。在main函數(shù)里面return(0)和exit(0)是一樣的，子函數(shù)用return返回；而子進(jìn)程用exit退出，調(diào)用exit時(shí)要調(diào)用一段終止處理程序，然后關(guān)閉所有I/O流。/*6-4.c程序：用exit和_exit函數(shù)終止進(jìn)程的區(qū)別*/ #include/*文件預(yù)處理，包含標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫(kù)*/#include/*文件預(yù)處理，包含exit函數(shù)庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，包含fork、exit函

11、數(shù)庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，提供pid_t的定義*/int main () /*C程序的主函數(shù)，開(kāi)始入口*/ pid_t result;result=fork(); /*調(diào)用fork函數(shù)，返回值存在變量result中*/if(result=-1) /*通過(guò)result的值來(lái)判斷fork函數(shù)的返回情況，這兒先進(jìn)行出錯(cuò)處理*/perror(創(chuàng)建子進(jìn)程失敗);exit(0);else if (result=0) /*返回值為0代表子進(jìn)程*/printf(測(cè)試終止進(jìn)程的_exit函數(shù)!n);printf(目前為子進(jìn)程，這一行我們用緩存!);_exit(0);else /*返回值大于0代表

12、父進(jìn)程*/printf(測(cè)試終止進(jìn)程的exit函數(shù)!n);printf(目前為父進(jìn)程，這一行我們用緩存!);exit(0);3）Linux的僵尸進(jìn)程（wait/waitpid的使用）僵尸進(jìn)程是指的父進(jìn)程已經(jīng)退出，父進(jìn)程沒(méi)有處理子進(jìn)程的退出信息（包括子進(jìn)程的返回值和其他的一些東西），使得已退出的子進(jìn)程就成為僵尸進(jìn)程Defunct (zombie)。僵尸進(jìn)程只是在process table里有一個(gè)記錄，沒(méi)有占用其他的資源，除非系統(tǒng)的進(jìn)程個(gè)數(shù)的限制已經(jīng)快超過(guò)了，zombie進(jìn)程不會(huì)有更多的壞處。通過(guò)在父進(jìn)程里增加一個(gè)wait/waitpid可以解決僵尸進(jìn)程問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)父進(jìn)程 fork()一個(gè)子

13、進(jìn)程后，它必須用 wait() 或者 waitpid() 等待子進(jìn)程退出。正是這個(gè)wait() 動(dòng)作完全清除子進(jìn)程退出后的信息?！纠}】設(shè)計(jì)一個(gè)程序，要求用戶可以選擇是否創(chuàng)建子進(jìn)程，子進(jìn)程模仿思科（Cisco）1912交換機(jī)的開(kāi)機(jī)界面，以命令行的方式讓用戶選擇進(jìn)入，父進(jìn)程判斷子進(jìn)程是否正常終止。圖1 算法流程/*6-8.c 創(chuàng)建進(jìn)程（cisco菜單）*/#include /*文件預(yù)處理，包含標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，包含fork函數(shù)庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，包含fork、wait、waitpid函數(shù)庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，包含wait、w

14、aitpid函數(shù)庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，包含exit函數(shù)庫(kù)*/void display0(); /*子程序聲明*/void display1();void display2();int main () /*程序的主函數(shù)，開(kāi)始入口*/ pid_t result; int status,select,num; void (*fun3)(); /*利用函數(shù)指針建立三個(gè)子程序*/ fun0=display0; fun1=display1; fun2=display2; printf(1.創(chuàng)建子進(jìn)程n2.不創(chuàng)建子進(jìn)程n請(qǐng)輸入您的選擇:); scanf(%d,&select); if(se

15、lect=1) /*如果用戶輸入1，創(chuàng)建進(jìn)程*/ result=fork(); /*調(diào)用fork函數(shù)創(chuàng)建進(jìn)程，返回值存在變量result中*/ if(result=-1) perror(創(chuàng)建進(jìn)程出錯(cuò)); exit(1); if (result=0) /*子進(jìn)程*/ printf(這是子進(jìn)程(進(jìn)程號(hào)：%d，父進(jìn)程號(hào)：%d): ,getpid(),getppid(); printf(進(jìn)入思科(Cisco)1912交換機(jī)開(kāi)機(jī)界面。n ); printf(1 user(s) now active on Management Console.n); printf(tUser Interface Menu

16、n); printf(t0 Menusn); printf(t1 Command Linen); printf(t2 IP Configurationn); printf(Enter Selection：); scanf(%d,&num); /*運(yùn)用函數(shù)指針，運(yùn)行相應(yīng)的子程序*/ if(num=0&num=2) (*funnum)(); exit(0); else waitpid(result,&status,0); /*父進(jìn)程調(diào)用waitpid函數(shù)，消除僵尸進(jìn)程*/ printf(這是父進(jìn)程(進(jìn)程號(hào)：%d，父進(jìn)程號(hào)：%d)n ,getpid(),getppid(); if(WIFEXITED

17、(status)=0) printf(子進(jìn)程非正常終止，子進(jìn)程終止?fàn)顟B(tài)：%dn, WIFEXITED(status); else printf(子進(jìn)程正常終止，子進(jìn)程終止?fàn)顟B(tài)：%dn, WIFEXITED(status); exit(0); /*子程序部分*/void display0() printf(您選擇進(jìn)入了菜單模式n);void display1() printf(您選擇進(jìn)入了命令行模式n);void display2() printf(您選擇進(jìn)入了IP地址配置模式n);【步驟 1】： 設(shè)計(jì)編輯源程序代碼 rootlocalhost root#vim 6-8.c【步驟 2】：用gcc

18、編譯程序rootlocalhost root#gcc 6-8.c o 6-8【步驟 3】：運(yùn)行程序 rootlocalhost root#./6-81.創(chuàng)建子進(jìn)程2.不創(chuàng)建子進(jìn)程請(qǐng)輸入您的選擇:2這是父進(jìn)程(進(jìn)程號(hào)：5028，父進(jìn)程號(hào)：4739)子進(jìn)程非正常終止，子進(jìn)程終止?fàn)顟B(tài)：0再次運(yùn)行程序rootlocalhost root#./6-8 1.創(chuàng)建子進(jìn)程2.不創(chuàng)建子進(jìn)程請(qǐng)輸入您的選擇:1 這是子進(jìn)程(進(jìn)程號(hào)：5044，父進(jìn)程號(hào)：5043): 進(jìn)入思科(Cisco)1912交換機(jī)開(kāi)機(jī)界面。 1 user(s) now active on Management Console. User Int

19、erface Menu 0 Menus 1 Command Line 2 IP ConfigurationEnter Selection：0 您選擇進(jìn)入了菜單模式這是父進(jìn)程(進(jìn)程號(hào)：5043，父進(jìn)程號(hào)：4739)子進(jìn)程正常終止，子進(jìn)程終止?fàn)顟B(tài)：1 【步驟4】：修改程序試著不用waitpid函數(shù)，如下所示:/waitpid(result,&status,0); /*父進(jìn)程調(diào)用waitpid函數(shù)，消除僵尸進(jìn)程*/再次運(yùn)行程序rootlocalhost root#./6-8 1.創(chuàng)建子進(jìn)程2.不復(fù)創(chuàng)建子程請(qǐng)輸入您的選擇:1 這是子進(jìn)程(進(jìn)程號(hào)：5067，父進(jìn)程號(hào)：5064): 進(jìn)入思科(Cisco)

20、1912交換機(jī)開(kāi)機(jī)界面。 1 user(s) now active on Management Console. User Interface Menu 0 Menus 1 Command Line 2 IP ConfigurationEnter Selection:這是父進(jìn)程(進(jìn)程號(hào)：5064，父進(jìn)程號(hào)：4739)子進(jìn)程非正常終止，子進(jìn)程終止?fàn)顟B(tài)：02）Linux守護(hù)進(jìn)程守護(hù)進(jìn)程（Daemon）是運(yùn)行在后臺(tái)的一種特殊進(jìn)程。它獨(dú)立于控制終端并且周期性地執(zhí)行某種任務(wù)或等待處理某些發(fā)生的事件。守護(hù)進(jìn)程的特性：（1）守護(hù)進(jìn)程最重要的特性是后臺(tái)運(yùn)行。（2）守護(hù)進(jìn)程必須與其運(yùn)行前的環(huán)境隔離開(kāi)來(lái)。這些環(huán)境

21、包括未關(guān)閉的文件描述符，控制終端，會(huì)話和進(jìn)程組，工作目錄以及文件創(chuàng)建掩碼等。這些環(huán)境通常是守護(hù)進(jìn)程從執(zhí)行它的父進(jìn)程（特別是shell）中繼承下來(lái)的。（3）守護(hù)進(jìn)程的啟動(dòng)方式有其特殊之處。它可以在Linux系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)從啟動(dòng)腳本/etc/rc.d中啟動(dòng)，也可以由作業(yè)規(guī)劃進(jìn)程crond啟動(dòng)，還可以由用戶終端（通常是shell）執(zhí)行。 編寫守護(hù)進(jìn)程的要點(diǎn)：（1） 創(chuàng)建子進(jìn)程，終止父進(jìn)程（2） 在子進(jìn)程中創(chuàng)建新會(huì)話（3） 當(dāng)前工作目錄換成其他的路徑，如“/”或“/tmp”等（4） 把文件創(chuàng)建掩碼設(shè)置為0（5） 關(guān)閉文件描述符【例】設(shè)計(jì)兩段程序，主程序6-9.c和初始化程序init.c。要求主程序每隔10

22、秒鐘向/tmp目錄中的日志6-9.log報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)。初始化程序中的init_daemon函數(shù)負(fù)責(zé)生成守護(hù)進(jìn)程。分析 把生成守護(hù)進(jìn)程的部分寫成獨(dú)立的函數(shù)init_daemon，放在程序init.c中，方便調(diào)用，程序init.c中要編寫的是前面守護(hù)進(jìn)程的五步。主程序先調(diào)用init_daemon函數(shù)，使得主程序運(yùn)行后成為守護(hù)進(jìn)程，接著主程序用while語(yǔ)句無(wú)限循環(huán)，每隔10秒鐘往6-9.log文件中寫入一行文字和當(dāng)前時(shí)間。/*6-9.c程序：主程序每隔一分鐘向/tmp目錄中的日志6-9.log報(bào)告運(yùn)行狀態(tài)*/#include /*文件預(yù)處理，包含標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出庫(kù)*/#include /*文件預(yù)處理，

23、包含時(shí)間函數(shù)庫(kù)*/void init_daemon(void); /*守護(hù)進(jìn)程初始化函數(shù)*/ int main() /*C程序的主函數(shù)，開(kāi)始入口*/ FILE *fp; time_t t; init_daemon(); /*初始化為daemon*/ while(1) /*無(wú)限循環(huán),每隔10秒鐘向6-9.log寫入運(yùn)行狀態(tài)*/ sleep(10); /*睡眠10秒鐘*/ if(fp=fopen(6-9.log,”a+”) =0)/*打開(kāi)6-9.log文件,若沒(méi)有此文件,創(chuàng)建它*/ t=time(0); fprintf(fp,守護(hù)進(jìn)程還在運(yùn)行，時(shí)間是： %s,asctime(localtime(&

24、t) ); fclose(fp); /*初始化程序init.c程序代碼如下：init.c程序：生成守護(hù)進(jìn)程*/#include #include #include #include #include #include void init_daemon(void) pid_t child1,child2; int i; child1=fork(); if(child10) /*(1)創(chuàng)建子進(jìn)程，終止父進(jìn)程*/ exit(0); /*這是子進(jìn)程，后臺(tái)繼續(xù)執(zhí)行*/ else if(child1 0) perror(創(chuàng)建子進(jìn)程失敗); /*fork失敗，退出*/ exit(1); setsid(); /*(2)在子進(jìn)程中創(chuàng)建新會(huì)話*/ chdir(/tmp); /*(3)改變工作目錄到/tmp*/ umask(0); /*(4)重設(shè)文件創(chuàng)建掩碼*/ for(i=0;i NOFILE;+i) /*(5)關(guān)閉文件描述符*/ close(i); return;【步驟 1】：設(shè)計(jì)編輯源程序代碼rootlocalhost root#vim 6-9.c rootlocalhost root#vim init.c 【步驟 2】：用gcc編譯程序rootlocalhost root#gc