1、進(jìn)程控制目標(biāo):本章向?qū)W員介紹進(jìn)程控制理論，通過(guò)本課的學(xué)習(xí)，學(xué)員應(yīng)該掌握如下知識(shí)：進(jìn)程的定義、特點(diǎn)、狀態(tài)進(jìn)程ID、 進(jìn)程互斥、死鎖臨界資源、臨界區(qū)進(jìn)程同步、 進(jìn)程調(diào)度進(jìn)程創(chuàng)建、exec函數(shù)族、進(jìn)程等待及退出1.1 定義執(zhí)行caxt|wcl從操作上看是實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)a.txt文本的行數(shù)的功能，從程序的角度，就是兩個(gè)進(jìn)程間通過(guò)管道進(jìn)行通信的例子。進(jìn)程由程序代碼、數(shù)據(jù)、變量、打開(kāi)的文件和環(huán)境組成，linux系統(tǒng)會(huì)在進(jìn)程之間共享程序代碼和系統(tǒng)函數(shù)庫(kù)。進(jìn)程是一個(gè)具有一定獨(dú)立功能的程序的一次運(yùn)行活動(dòng)。每個(gè)運(yùn)行著的程序就一個(gè)進(jìn)程，就好像linux系統(tǒng)下ls命令1.2 進(jìn)程狀態(tài)就緒IO完成時(shí)間片完進(jìn)程調(diào)度阻塞執(zhí)行IO

2、請(qǐng)求1.3 進(jìn)程ID進(jìn)程ID()：標(biāo)識(shí)進(jìn)程的唯一數(shù)字。每個(gè)進(jìn)程都有唯一的進(jìn)程ID號(hào)，通過(guò)進(jìn)程ID可以查找到相應(yīng)的進(jìn)程及了解進(jìn)程的當(dāng)前狀態(tài)。父進(jìn)程的ID(P)啟動(dòng)進(jìn)程的用戶(hù)ID(UID)1.4 進(jìn)程互斥了該資源為止。進(jìn)程互斥是指當(dāng)有若干進(jìn)程都要使用某一共享資源時(shí)，任何時(shí) 刻最多允許一個(gè)進(jìn)程使用，其他要使用該資源的進(jìn)程必須等待，為實(shí)現(xiàn)進(jìn)程互斥，可以利用方法，也可以利用同步機(jī)制來(lái)協(xié)調(diào)多個(gè)進(jìn)程，但是應(yīng)該遵循四準(zhǔn)則：空閑讓進(jìn)、忙則等待、有限等待、讓權(quán)等待直到占用該資源者1.5 臨界資源進(jìn)程中臨界資源的那段代碼稱(chēng)為臨界區(qū)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)臨界資源的互斥，應(yīng)保證諸進(jìn)程互斥地進(jìn)入各自的臨界區(qū)。緩沖隊(duì)列、變量、數(shù)組、緩

3、沖區(qū)等。 諸進(jìn)程間應(yīng)采取互斥方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)這種資源的共享。屬于臨界資源的硬件有、傳真機(jī)等，有消息臨界資源是指每次僅允許一個(gè)進(jìn)程的資源。1.6 進(jìn)程同步發(fā)送事件請(qǐng)求事件任務(wù)1任務(wù)2事件一組并發(fā)進(jìn)程按一定的順序執(zhí)行的過(guò)程稱(chēng)為進(jìn)程間的同步。具有同步關(guān)系的一組并發(fā)進(jìn)程稱(chēng)為合作進(jìn)程，合作進(jìn)程間互相發(fā)送的信號(hào)稱(chēng)為消息或事件。1.7 死鎖資源時(shí)，使用相反的順序；4）使用等待超時(shí)。防止死鎖的方法：先得到全部需要的資源，再做下一步的工作；用同樣的順序申請(qǐng)多個(gè)資源；3）指兩個(gè)任務(wù)無(wú)限期地互相等待對(duì)方控制著的資源。假設(shè)任務(wù)T1正獨(dú)享資源R1，任務(wù)T2正獨(dú)享資源R2，此時(shí)任務(wù)T1又要使用資源 R2，任務(wù)T2也要使用資源

4、R1，于是兩個(gè)任務(wù)都無(wú)法繼續(xù)執(zhí)行了。1.8 進(jìn)程調(diào)度調(diào)度方式：搶占式非搶占式調(diào)度算法：先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法短進(jìn)程優(yōu)先調(diào)度算法高優(yōu)先級(jí)優(yōu)先調(diào)度算法時(shí)間片輪轉(zhuǎn)法按一定算法，從一組待運(yùn)行的進(jìn)程中選出一個(gè)來(lái)占有CPU運(yùn)行。1.9 進(jìn)程編程:獲取_tget(void)獲取P:_tgetp(void)功能：獲取父進(jìn)程ID。功能：獲取本進(jìn)程ID。1.9.1 獲取、P#include #include #include main(void)pr() );pr() );return 0;f( P= %dn, getpf( = %dn, get1.9.2 獲取PGID、EUID功能：獲取指定進(jìn)程的進(jìn)程組號(hào)，參數(shù)為指

5、定的進(jìn)程號(hào)。功能：獲取當(dāng)前進(jìn)程的進(jìn)程有效用戶(hù)號(hào)。EUID用于權(quán)限檢查。獲取EUID:uid_t geteuid(void)獲取PGID:_t getpgid(_t)1.9.3 進(jìn)程的創(chuàng)建fork_tfork(void)功能：創(chuàng)建程。fork的奇妙之處在于它被調(diào)用一次，卻返回兩次。它有三種不同的返回值：在父進(jìn)程中，fork返回新創(chuàng)建的程的；程中，fork返回0；在如果出現(xiàn)錯(cuò)誤，fork返回一個(gè)負(fù)值。1.9.3 進(jìn)程的創(chuàng)建fork#include #include main()_t;/*此時(shí)僅有一個(gè)進(jìn)程*/=fork();/*此時(shí)已經(jīng)有兩個(gè)進(jìn)程在同時(shí)運(yùn)行*/ if(0)prf(error in f

6、ork!); else if(=0)prf(I am the child pros, ID is %dn,get();elseprf(I am the parent pros,ID is %dn,get();執(zhí)行后的結(jié)果？1.9.3 進(jìn)程的創(chuàng)建fork在=fork()之前，只有1個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行，但在這條語(yǔ)句執(zhí)行 之后，就變成2個(gè)進(jìn)程在執(zhí)行。這兩個(gè)進(jìn)程的代碼部分完全相同，將要執(zhí)行的下一條語(yǔ)句都是if(=0)。兩個(gè)進(jìn)程中，原先就存在的那個(gè)進(jìn)程被稱(chēng)作“父進(jìn)程”，新出現(xiàn)的那個(gè)進(jìn)程被稱(chēng)作“程的區(qū)別在于進(jìn)程標(biāo)識(shí)符()不同。程”,父$./fork_testI am the parent pros, my pr

7、os ID is 1991 I am the child pros, my pros ID is 19921.9.3 進(jìn)程的創(chuàng)建fork#include #include main(void)思考執(zhí)行結(jié)果 ？_t;count=0;= fork(); f( This isf( This isprprtime,second time,= %dn,= %dn,););count+;prif (f(count =0 )%dn, count);pr else ifpr elseprf( !f(This)Thisis parent pros,the childhasthd:%dn,);is the chi

8、ld pros.n);f(forkfailed.n);prprf(f(This is third time,This is fouth time,=%dn,%dn,););return 0;1.9.3 進(jìn)程的創(chuàng)建fork問(wèn)題：為何count+執(zhí)行了兩次，第2次打印count卻為1？This istime,= 0This is second time,= 0count = 1This is the child pros.This is third time,= 0= 0= 3512This is fouth time,This istime,This is second time,= 3512c

9、ount = 1This is the parent pros,the child has:3512This is third time,This is fouth time,= 3512= 35121.9.3 進(jìn)程的創(chuàng)建fork分析：父進(jìn)程的數(shù)據(jù)空間、堆棧空間都會(huì)給程一個(gè)拷貝，而不是共享這些內(nèi)存。在程中對(duì)count進(jìn)行自加1的操作，但是并沒(méi)有影響到父進(jìn)程中的count值，父進(jìn)程中的count值仍然為0。1.9.4 進(jìn)程創(chuàng)建fork練習(xí)程 6714程 6713主進(jìn)程 6712fork()fork()程 6715fork()i=1 Ok:3i=0i=1 Ok:4i=0i=1 Ok:2i=1 Ok

10、:1 分析程序getpgid.c1.9.5 進(jìn)程對(duì)打開(kāi)文件的處理程對(duì)文件描述符的文件表項(xiàng)信息(文件讀寫(xiě)位置)是共享使父用的。創(chuàng)建程后，父程對(duì)打開(kāi)文件的處理方式如下所示：父進(jìn)程信息task _struct打開(kāi)文件列表file_struct打開(kāi)的文件struct file管道的讀端程信息task_struct打開(kāi)文件列表file_structfd1=0fd2=1fd3=2fd4=3文件讀寫(xiě)位置文件 v節(jié)點(diǎn)位置filesV節(jié)點(diǎn)信息I 節(jié)點(diǎn)信息打開(kāi)的mode操作指針fd1=0fd2=1 fd3=2fd4=3files1.9.6 進(jìn)程對(duì)打開(kāi)文件處理練習(xí) 分析程序fork_descriptor.c1.9.

11、7 進(jìn)程的創(chuàng)建vfork_tvfork(void)功能：創(chuàng)建程。fork與vfork區(qū)別：fork要拷貝父進(jìn)程的數(shù)據(jù)段；而vfork則不需要完全拷貝父進(jìn)程的數(shù)據(jù)段，程與父進(jìn)程共享數(shù)據(jù)段。fork不對(duì)父程的執(zhí)行次序進(jìn)行任何限制；而在vfork調(diào)用中，程先運(yùn)行，父進(jìn)程掛起。1.9.7 進(jìn)程的創(chuàng)建vfork#include#include #includemain()count = 1; child;f(“Before createprson, the fathers count is:%dn”, count);if(!(child = vfork()prf(This is son, hisis:

12、%d andthe count is:%dn,get(), +count);exit(1);else pr the count is: %d,f(After son, This isfather, hisis: %d and count, child);nd the childis: %dn, get(1.9.8 在子函數(shù)中調(diào)用vfork時(shí)間調(diào)用test函數(shù)調(diào)用fun函數(shù)調(diào)用main函數(shù)調(diào)用main函數(shù)棧 增 長(zhǎng) 方 向局部變量空間主程序調(diào)用后返回地址主程序參數(shù)局部變量空間主程序調(diào)用后返回地址主程序參數(shù)局部變量空間fun函數(shù)調(diào)用后返回地址fun函數(shù)參數(shù)局部變量空間test函數(shù)調(diào)用后返回地址te

13、st函數(shù)參數(shù) 編譯vfork_return.c后執(zhí)行程序，并分析結(jié)果。1.9.8 exec函數(shù)族e(cuò)xeclp(constchar*file,constchar*arg,)#include main()execlp(”ls”,”ls”,”-al”,”/etc/passwd”,(char *)0);功能：從PATH環(huán)境變量所指的目錄中查找符合參數(shù)file的文件名，找到后便執(zhí)行該文件，然后將第二個(gè)以后的參數(shù)當(dāng)做該文件的argv0、 argv1，最后一個(gè)參數(shù)必須用空指針(NULL)作結(jié)束。1.9.8 exec函數(shù)族fork與exec函數(shù)族的區(qū)別：fork創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程，產(chǎn)生一個(gè)新的。exec啟動(dòng)一個(gè)

14、新程序，替換原有的進(jìn)程，因此進(jìn)程的不會(huì)改變，和調(diào)用exec函數(shù)的進(jìn)程試分析：execlp.c一樣。exec函數(shù)族的作用是根據(jù)指定的文件名找到可執(zhí)行文件，并用它來(lái)取代調(diào)用進(jìn)程的內(nèi)容。1.9.8 exec函數(shù)族e(cuò)xecl(constchar*path,constchar*arg,.)#include main()if（=fork（）=0）execl(“/bin/ls”,”ls”,”-al”,”/etc/passwd”,(char * )0);elseprf(“father ok!n”);功能：運(yùn)行參數(shù)path所指定的可執(zhí)行文件，接下來(lái)的參數(shù)代表執(zhí)行該文件時(shí)傳遞過(guò)去的argv0、argv1，最后一個(gè)

15、參數(shù)必須用空指針 (NULL)作結(jié)束。1.9.8 exec函數(shù)族e(cuò)xecv(constchar*path,char*constargv)#include main()char * argv =“l(fā)s”,”-al”,”/etc/passwd”,(char*)0; execv(“/bin/ls”,argv);功能：執(zhí)行參數(shù)path所指定的文件，與execl()不同的地方在于它只需兩個(gè)參數(shù)，第二個(gè)參數(shù)利用指針數(shù)組來(lái)傳遞給執(zhí)行文件。1.9.9 system函數(shù)system(constchar*string )功能：system函數(shù)調(diào)用fork()產(chǎn)生程來(lái)調(diào)用/bin/sh - 程，由cstring來(lái)執(zhí)

16、行參數(shù)string字符串所代表令，直到程結(jié)束后才繼續(xù)運(yùn)行父進(jìn)程。include main()system(“l(fā)s -al /etc/passwd/shadow”);1.9.10 exec對(duì)打開(kāi)文件的處理 編譯及 ewcode.c后執(zhí)行程序exec，并觀(guān)察結(jié)果。執(zhí)行exec函數(shù)時(shí)，并不關(guān)閉原來(lái)的文件描述符。1.9.11 進(jìn)程等待功能：進(jìn)程一旦調(diào)用了wait，就立即阻塞自己，直到自己的某個(gè)程退 出，如果沒(méi)有找到這樣一個(gè)程，wait就會(huì)一直阻塞在這里，直到有一個(gè)出現(xiàn)為止。參數(shù)：sus用來(lái)保存被收集進(jìn)程退出時(shí)的狀態(tài)，一般設(shè)為NULL。返回：如果成功，wait會(huì)返回被收集的程的進(jìn)程ID。_t wait

17、(* sus)1.9.11 進(jìn)程等待#include #include #include #include main()_t pc,pr; pc=fork();if(pc0時(shí)，只等待進(jìn)程ID等于的程，不管其它已經(jīng)有多少子程還沒(méi)有結(jié)束，wait進(jìn)程運(yùn)行結(jié)束退出了，只要指定的就會(huì)一直等下去。=-1時(shí)，等待任何一個(gè)的作用一模一樣。程退出，沒(méi)有任何限制，此時(shí)和wait2.=0時(shí)，等待同一個(gè)進(jìn)程組中的任何-1時(shí)，等待一個(gè)指定進(jìn)程組中的任何的絕對(duì)值。程。程，這個(gè)進(jìn)程組的ID等3.4.于參數(shù)option可以為0或下面的OR組合:WNOHANG：若指定的程沒(méi)有結(jié)束，則wait()函數(shù)返回0，不程的ID。予以等待。若結(jié)束，則返回該WUNTRACED：如果程進(jìn)入暫停執(zhí)行情況則馬上返回。1.9.12 進(jìn)程退出exit/_exit與return的區(qū)別？_exit的作用：直接使進(jìn)程停止運(yùn)行，清除其使用的內(nèi)存空間，并清除其在內(nèi)核中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。exit與_exit函數(shù)不同，使進(jìn)程停止運(yùn)行之前要檢查文件打開(kāi)情況，并把文件緩沖區(qū)的內(nèi)容寫(xiě)回文件中去之后才停止進(jìn)程。void exit()、void _exit()1.9.13 孤兒進(jìn)程程被init收養(yǎng)的進(jìn)程為孤兒進(jìn)程。#include #include #include main();if(=fork()=-1)perro