【Linux】进程控制

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重谈进程创建

在linux中fork函数时非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程 。

进程调用fork，当控制转移到内核中的fork代码后，内核做：

• 分配新的内存块和内核数据结构给子进程
• 将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程
• 添加子进程(pcb)到系统进程列表当中
• fork返回，开始调度器调度

执行到 fork 语句时，进入操作系统内核空间执行fork：

创建进程：

写时拷贝

os如何知道父子进程共享数据块(父子进程对应数据，代码和数据中的数据）需要写时拷贝？

父进程创建子进程后，父进程可读的部分权限不变，默认把父进程对应读写的权限都改为只读；子进程也是只读。

此刻父子任意一个进行写入，进行权限审核时，如果OS识别历史上这块区域可以被使用只是被暂时设置为只读状态，此刻触发缺页中断，写时拷贝，重新开辟空间，拷贝数据， 把父子进程对应页表中的只读标签去掉，此刻就可以进行访问了。 （原先权限就是读的不会有这种情况）。

写时拷贝是父进程创建子进程时，让父进程对数据区的页表的权限改成只读权限，看后续谁先触发写入的错误，来判断谁要发生写时拷贝。

该理论只适用于数据，不适用于代码。

fork常规用法

• 一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段（if else）。例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。

• 一个进程要执行一个不同的程序。例如子进程从fork返回后，调用exec函数。

fork调用失败的原因

• 系统中有太多的进程
• 实际用户的进程数超过了限制

这种情况下，系统可能会杀进程

创建多个进程

exit 退出进程

脚本：

while :; do ps ajx | head -1 && ps axj | grep myproc | grep -v grep; echo "---------------------"; sleep 1; done

父子进程谁先运行由调度器决定（我们不可知），取决于进程创建成功之后，放入运行队列的位置，谁先被放，谁先调度：

进程终止

进程退出情况

• 代码运行完毕，结果正确（本文重要）–> 不关心为什么正确
• 代码运行完毕，结果不正确（本文重要）–> 关心为什么不正确？
• 代码异常终止（ 进程等待讲一部分，信号将一部分）

return 0;

进程的退出码，表征进程的运行结果是否正确 0–>success，0 会被父进程（bash）拿到；非 0 表示错的。

进程中，谁会关心我运行的情况？

一般而言，是该进程的父进程关心

当代码运行完毕后，结果不正确，可以通过 return 的不同的返回值数字，表征不同的出错原因 —— 退出码

结论1：main函数的返回值，本质表示：进程运行完成时，是否正确的结果，如果不是可以用不同的数字表示不同的出错原因。

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echo $? 第一次接收是进程返回的退出码，后来是 0 ，为什么？

注：$? 表示命令行中最近一个程序运行时的退出码

当 echo 过一次后，之后最近一次程序就是 echo 命令，echo 命令执行正确，所以退出码为 0

在不进行打印的代码中，比如向网络中写入时，进程运行完之后，并没有返回任何信息，不能知道结果，此时只能用退出码。

退出码是计算机看的，错误信息是人看的。

strerror 会带回错误码对应的错误信息：

例如 ls 有问题，打印错误码：

系统提供的错误码和错误信息，描述是互相关心的。

可以自己弄一套。

父进程为什么要关心子进程的运行情况？

因为用户需要知道出错原因，需要父进程把退出信息转交给用户，让用户决策下一阶段的执行任务。

回顾王婆的例子：

从这里就可以知道，王婆是父进程，村长是用户，实习生是子进程，子进程回来会带回来执行的结果，如果错误，会有错误的原因。村长需要知道叫王婆办事办的怎么样，王婆会把实习生工作的结果给村长汇报一下。一般是要让实习生把结果反馈给王婆或者村长的，除非有特殊情况王婆不关心，此刻退出码随便写。

总结：

• 代码运行完毕，结果正确
• 代码运行完毕，结果不正确

正确与否会通过进程的退出码来标识，即 main 函数的返回值。

errno c 提供的全局变量，保存的是最近一次的错误码

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异常时，退出码还有意义？

代码异常，本质可能就是代码没跑完；可能根本没有执行到 return 语句，所以退出码没有意义；但是如果刚把 return 执行完呢？main函数是被调用的，return 在语言层面上程序结束了，但是并不一定进程退出了。说到底，我怎么知道 return 有没有被执行？再者说，return 执行异常的情况，退出码我们敢用吗？ 我们并不能确定在哪里异常，随时随地可能发生，异常时所以退出码没有意义。此刻不关心退出码。

所以先关心进程退出是否异常，再看结果是否正确（再关心退出码）

进程出异常，本质是我们的进程收到了对应的信号，异常会触发某种硬件错误（野指针，/0），这些硬件问题都会被 OS 识别，向进程发信号完成

浮点数报错：SIGFPE

程序异常后，如何证明 OS 将异常转换成信号，发送给进程，让进程退出的？

当写一个循环的代码：

如果向它发送信号 8 即浮点数报错：

证明结论：进程出异常，本质是我们的进程收到了对应的信号

所以如果父进程要关心子进程是否退出，只需要确定父进程退出时是否收到过信号，然后再查对应的结果，如果错误，得到错误原因。

进程常见退出方式

正常终止：

• main 函数返回
• exit
• _exit

exit：引起一个进程终止

exit 的参数是当前进程对应的退出码

return 在 main 函数表示退出，在其他函数表示函数返回；exit 在任何函数中都是退出

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_exit 为系统调用

_exit 和 exit 有什么区别？

int main()
{
    printf("you can see me!\n");
    exit(11); // _exit(11);
}

此刻没区别

int main()
{
    printf("you can see me!");
    exit(11); // _exit(11);
}

_exit 不能打印出缓冲区中的数据。

_exit 在 OS 内部会直接终止进程；exit 终止进程之前会冲刷缓冲区，关闭流，所以 exit 可以让我们看到刷新的结果

_exit 是系统调用，认为程序调用接口，直接在进程场面上终止进程了；exit 会将应用层中的东西刷新，再调用 _exit

两者是调用和被调用的关系。

故 printf 一定是先把数据写入缓冲区中，合适的时候，再进行刷新。那么这个缓冲区绝对不在哪里？

决定不在内核里！因为如果在内核中，_exit 终止的时候，会把内核中缓冲区的数据也做一下刷新，因为 OS 不做浪费资源的事情，如果不刷新，为什么要维护缓冲区把数据保存起来呢？所以一定不在内核中。