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一、多进程引入
1.1、引入目的
1.2、进程的概念
1.3、进程的种类
1.4、进程号的概念
1.5、特殊进程 0号 1号 2号 孤儿 僵尸
1.6、进程的相关命令 1#xff09;查看进程信息的命令#xff1a;ps 跟不同的选项#xff0c;执行不同的状态 2查看进程信息的命令ps 跟不同的选项执行不同的状态 2top/htop 3ptree展示进程树可以显示进程的父子关系 4查看给定进程的进程号pidof 进程名 5kill向进程发送信号
1.7、进程的状态
二、 多进程编程
2.1fork进程的创建函数
2.2 进程号的获取 getpid getppid
2.3进程的退出 exit _exit
2.4 进程资源的回收 wait waitpid
作业 一、多进程引入
1.1、引入目的 程序员写程序时一个程序可能由多个认为组成如果使用的时单线程或单任务那么当该任务执行阻塞时其他任务就无法执行必须等到该任务接触阻塞后才能执行其他任务。 多线程或多进程。可以解决同一个程序中多个任务并发执行的情况。
1.2、进程的概念 1进程时程序的一次执行过程 2进程是程序资源分配的基本单位系统会给每个进程分配4G的虚拟内存分为0--3G的用 户空间和3-4G的内核空间多个进程共享内核空间用户空间相互独立 3进程是一个动态的过程有生命周期的概念分为创建态、就绪态、运行态、阻塞态、死 亡态 4进程在内核空间中存储在一个名为task struct的结构体中(PCB) 进程描述符task_struct包含了描述一个进程所需的所有信息。 进程状态包括运行、就绪、阻塞等状态。 进程标识符如进程IDPID。 进程调度信息如优先级、调度策略等。 内存管理信息如虚拟地址空间、页表等。 文件系统信息如打开的文件、文件系统根目录等。 信号处理包括待处理信号和信号处理函数。 进程间通信如消息队列、共享内存等IPC机制相关信息。 时间和定时器如进程创建时间、CPU使用时间等。 线程信息在Linux中线程被视为轻量级进程也用task_struct表示。 5单核cpu处理多任务是一般使用的是时间片轮询机制 6进程宇程序的区别 程序时静态的是存储在磁盘上的二进制代码 进程是动态的有生命周期的 7进程的组成:进程控制块(PCB)、数据段、程序段
1.3、进程的种类 进程分为三大类交互进程、批处理进程、守护进程 1交互进程他是由shell控制用于直接跟用户进行交互的进程。例如:vim编辑器、文本编辑器 2批处理进程本质上维护了一个队列被放入队列中的进程会统一被调度。例如gcc编译器的一步到位的编译 3守护进程脱了了终端而存在的进程随着系统的启动而开始随着系统的结束而终止。例如:服务进程
1.4、进程号的概念 每个进程在系统中都有一个唯一的标识位用一个整数表示这就是该进程的进程号(PID) 1、PID(processID):当前进程的进程号 2、PPID(parent processID):当前进程的父进程的进程号 3、每个进程都是由其父进程进行拷贝赋值出来的 4、/proc目录中的每个数字都是现在正在执行的一个进程 1.5、特殊进程 0号 1号 2号 孤儿 僵尸 1、0号进程也称其为 idel进程他是操作系统启动后执行的第一个进程这个进程也叫空闲进程当没有其他进程执行时会默认执行该进程。1号进程和2号进程都是由0号进程创建出来的 2、1号进程也称init进程该进程由0号进程产生主要完成系统创建时一些软件硬件的初始化工作。当其他进程的父进程死亡后会托管其子进程 3、2号进程也称kthreadd该进程由0号进程产生也称为调度进程当某个就绪进程时间片轮到时该进程负责进程的调度工 4、孤儿进程当前进程的父进程死亡后但是当前进程还没有结束那么当前进程称为孤儿进程孤儿进程会由1号进程收养 5、僵尸进程:当前进程已经死亡但是其父进程没有为其收尸回收其进程的资源那么该进程为僵尸进程
1.6、进程的相关命令 1查看进程信息的命令ps 跟不同的选项执行不同的状态 ps -ef 显示进程之间的关系 UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD root 1 0 0 七月25 ? 00:00:20 /sbin/init splash root 2 0 0 七月25 ? 00:00:00 [kthreadd] root 3 2 0 七月25 ? 00:00:00 [rcu_gp] root 4 2 0 七月25 ? 00:00:00 [rcu_par_gp] root 6 2 0 七月25 ? 00:00:00 [kworker/0:0H-kb] root 9 2 0 七月25 ? 00:00:00 [mm_percpu_wq] root 10 2 0 七月25 ? 00:00:06 [ksoftirqd/0] root 11 2 0 七月25 ? 00:01:11 [rcu_sched] UID用户ID PID当前进程的id号 PPID:当前进程的父进程PID号 C不用管 STIME、TIME创建时间 TTY如果该值为问号说明不依赖于终端而存在的进程 CMD进程名称 ps -ajx可显示进程的状态 PPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND 0 1 1 1 ? -1 Ss 0 0:20 /sbin/init splash 0 2 0 0 ? -1 S 0 0:00 [kthreadd] 2 3 0 0 ? -1 I 0 0:00 [rcu_gp] 2 4 0 0 ? -1 I 0 0:00 [rcu_par_gp] 2 6 0 0 ? -1 I 0 0:00 [kworker/0:0H-kb] PPID:当前进程的父进程PID号 PID当前进程的id号 PGID组id号 SID会话组id STAT当前进程的状态 ps -aux可以查看资源使用情况 USER PID %CPU %MEM VSZ RSS TTY STAT START TIME COMMAND root 1 0.0 0.2 160076 4676 ? Ss 七月25 0:20 /sbin/init splash root 2 0.0 0.0 0 0 ? S 七月25 0:00 [kthreadd] root 3 0.0 0.0 0 0 ? I 七月25 0:00 [rcu_gp] root 4 0.0 0.0 0 0 ? I 七月25 0:00 [rcu_par_gp] root 6 0.0 0.0 0 0 ? I 七月25 0:00 [kworker/0:0H-kb] %CPUcpu的占用率 %MEM 内存的占用率 2top/htop top动态显示资源使用情况 top - 11:51:17 up 5 days, 13:55, 1 user, load average: 0.01, 0.02, 0.00 任务: 327 total, 3 running, 260 sleeping, 0 stopped, 0 zombie %Cpu(s): 3.5 us, 1.8 sy, 0.0 ni, 94.7 id, 0.0 wa, 0.0 hi, 0.0 si, 0.0 st KiB Mem : 2005964 total, 67820 free, 1168168 used, 769976 buff/cache KiB Swap: 969960 total, 88160 free, 881800 used. 654624 avail Mem 进程 USER PR NI VIRT RES SHR %CPU %MEM TIME COMMAND 1872 ubuntu 20 0 640144 59872 5056 S 4.0 3.0 12:54.43 Xorg 2057 ubuntu 20 0 3057424 149072 31884 S 3.0 7.4 27:58.69 gnome-shell 89961 ubuntu 20 0 949248 69268 23020 S 2.7 3.5 3:17.13 terminator 2193 ubuntu 20 0 809364 5568 2120 S 0.3 0.3 2:22.89 gsd-color 111256 ubuntu 20 0 51380 4456 3616 R 0.3 0.2 0:00.21 top 1 root 20 0 160076 4676 2652 S 0.0 0.2 0:20.90 systemd 2 root 20 0 0 0 0 S 0.0 0.0 0:00.02 kthreadd htop动态显示资源使用情况彩色 3ptree展示进程树可以显示进程的父子关系 4查看给定进程的进程号pidof 进程名 5kill向进程发送信号 格式 kill -信号名号 进程号 能够发送的信号号有可以通过指令 kil -查看 1) SIGHUP 2) SIGINT 3) SIGQUIT 4) SIGILL 5) SIGTRAP 6) SIGABRT 7) SIGBUS 8) SIGFPE 9) SIGKILL 10) SIGUSR1 11) SIGSEGV 12) SIGUSR2 13) SIGPIPE 14) SIGALRM 15) SIGTERM 16) SIGSTKFLT 17) SIGCHLD 18) SIGCONT 19) SIGSTOP 20) SIGTSTP 21) SIGTTIN 22) SIGTTOU 23) SIGURG 24) SIGXCPU 25) SIGXFSZ 26) SIGVTALRM 27) SIGPROF 28) SIGWINCH 29) SIGIO 30) SIGPWR 31) SIGSYS 34) SIGRTMIN 35) SIGRTMIN1 36) SIGRTMIN2 37) SIGRTMIN3 38) SIGRTMIN4 39) SIGRTMIN5 40) SIGRTMIN6 41) SIGRTMIN7 42) SIGRTMIN8 43) SIGRTMIN9 44) SIGRTMIN10 45) SIGRTMIN11 46) SIGRTMIN12 47) SIGRTMIN13 48) SIGRTMIN14 49) SIGRTMIN15 50) SIGRTMAX-14 51) SIGRTMAX-13 52) SIGRTMAX-12 53) SIGRTMAX-11 54) SIGRTMAX-10 55) SIGRTMAX-9 56) SIGRTMAX-8 57) SIGRTMAX-7 58) SIGRTMAX-6 59) SIGRTMAX-5 60) SIGRTMAX-4 61) SIGRTMAX-3 62) SIGRTMAX-2 63) SIGRTMAX-1 64) SIGRTMAX 共计62个 前32个属于稳定信号 SIGHUP 当进程所在的终端关闭时该终端会向运行在该终端上的所有进程发送该信号让其结束进程 SIGINT 当终端键入 ctrlc时终端向指定进程发送的就是该信号表示中断进程 SIGOUIT 当终端键入 ctrl \时表示终端要终止进程的结束 SIGILL 当进程自己发生非法操作时内核空间会发送该信号 SIGKILL 杀死进程 SIGUSR1、SIGUSR2 没有特殊的含义留给程序员使用 SIGSEGV 表示指针访问越界时的段错误 SIGPIPE 当操作管道文件时如果管道的读端被关闭写端继续写的话就会出现管道破裂 SIGALRM 当启动一个定时器并且定时器超时时会发送该信号 SIGHCHLD 当一个进程的子进程退出时会向该进程的父进程发送该信号表示让其为子进程收尸 SIGCONT 该信号表示让暂停的进程继续执行 SIGSTOP、SIGSTP 表示让一个进程暂停当用户从键盘上键入 ctrl z时就会发送该信号 1.7、进程的状态 1主要状态有五个创建态、就绪态、运行态、阻塞态、死亡态 2程序中的进程状态显示可以通过man ps查看 主状态 D 不可中断的休眠态 (usually IO) R 运行态 (on run queue) S 可中断的休眠态 (waiting for an event to complete) T 暂停态会给出作业号进行控制 t 程序调试时的暂停态 W 已经弃用 X 死亡态 (should never be seen) Z 僵尸态 附加态 高优先级的进程 (not nice to other users) N 低优先级的进程 (nice to other users) L 锁到内存中的进程 (for real-time and custom IO) s 会话组组长默认为当前终端 l 包含多线程的进程 (using CLONE_THREAD, like NPTL pthreads do) 表示是前台运行的进程 二、 多进程编程
2.1fork进程的创建函数
1在进程的创建过程其实就是通过拷贝父进程的lask stucl结构体而来的子进程中保存了大部分的父进程的遗传基因内容一致只需要修改少部分的内容如子进程的进程号子进程的父进程号
2子进程和父进程的资源用户空间是完全独立的创建出子进程后父子进程的资源相互独立互不影响
3进程的创建通过fork函数完成
4当子进程创建后会跟父进程一起执行fork后面的语句 #include sys/types.h #include unistd.h pid_t fork(void); 功能拷贝父进程得到子进程 参数无 返回值成功时父进程中返回子进程的pid号子进程中返回0失败返回-1并置位错误 码 例1 不使用返回值 创建出的子进程跟父进程没有先后执行的顺序遵循时间片轮询机制
例2 使用返回值
#include myhead.h
int main(int argc, char const *argv[])
{pid_t pid -1; //定义变量存储 pid 号pid fork(); //获取pidif (pid 0){while (1){printf(父进程\n);sleep(1);}}else if (pid 0){while (1){printf(子进程\n);sleep(1);}}sleep(1);return 0;
}2.2 进程号的获取 getpid getppid #include sys/types.h #include unistd.h pid_t getpid(void); 功能获取当前进程的进程号 参数无 返回值当前进程的pid pid_t getppid(void); 功能获取当前进程的父进程的pid号 参数无 返回值当前进程父进程的pid 2.3进程的退出 exit _exit #include sys/types.h #include unistd.h pid_t getpid(void); 功能获取当前进程的进程号 参数无 返回值当前进程的pid pid_t getppid(void); 功能获取当前进程的父进程的pid号 参数无 返回值当前进程父进程的pid 2.4 进程资源的回收 wait waitpid #include sys/types.h #include sys/wait.h pid_t wait(int *wstatus); 功能阻塞回收子进程的资源如果没有进程退出那么就阻塞等待 参数子进程退出时的状态一般不接收直接填NULL即可 返回值成功返回回收的子进程的pid失败返回-1并置位错误码 pid_t waitpid(pid_t pid, int *wstatus, int options); 功能既可以阻塞也可以非阻塞形式回收僵尸进程 参数1要回收的进程号 0:表示回收具体的某个进程 0能够回收当前进程所在的进程组中的任意一个子进程 -1回收任意一个子进程 -1: 回收别的进程组进程组id为给定的pid的绝对值中的任意一个子进程 参数2子进程退出时的状态一般不接收直接填NULL即可 参数3表示是否阻塞回收僵尸进程 0表示阻塞 WNOHANG表示非阻塞 返回值 0:如果成功回收了子进程资源那么会返回该子进程的pid 0:表示以非阻塞的形式回收资源但是没有回收到子进程 -1:失败返回-1并置位错误码 #includemyhead.hint main(int argc, const char *argv[])
{//定义进程号pid_t pid fork(); //创建一个子进程//判断父子进程if(pid 0){printf(我是父进程pid %d, 当前进程的id为%d,当前进程的父进程的id为%d\n,\pid, getpid(), getppid());}else if(pid 0){printf(我是子进程pid %d,当前进程的pid为%d, 当前进程的父进程pid为%d\n,\pid, getpid(), getppid());sleep(3); //休眠3秒//退出子进程//exit(EXIT_SUCCESS); //exit(0);_exit(EXIT_SUCCESS); //exit(0);}else{perror(fork error);return -1;}//回收子进程资源//wait(NULL);//waitpid(-1, NULL, 0); //阻塞回收sleep(5);waitpid(-1, NULL, WNOHANG); //非阻塞回收printf(回收子进程资源结束\n);while(1);return 0;
}作业
#include myhead.h#define N 128
char buf[N] {0};int main(int argc, char const *argv[])
{pid_t pid;int len,size, o_file, n_file;if (argc ! 3){printf(终端输入数不正确\n);return -1;}umask(0000); //置位掩码if ((o_file open(argv[1], O_RDONLY)) -1){perror(open);exit(-1);}n_file open(argv[2], O_RDWR | O_CREAT | O_TRUNC, 0664);if (n_file -1){perror(open);exit(-1);}size lseek(o_file, 0, SEEK_END); //得到源文件大小if (size 0){perror(lseek);exit(-1);}size / 2; //取一半的大小close(o_file);close(n_file);pid fork(); //子程序创建if (pid 0){perror(fork);exit(-1);}else if (0 pid) //子程序执行{o_file open(argv[1], O_RDONLY);if (o_file 0){perror(c open1);exit(-1);}n_file open(argv[2], O_WRONLY);if (n_file 0){perror(c open2);exit(-1);}lseek(o_file, size, SEEK_SET); //光标定位到一半的位置lseek(n_file, size, SEEK_SET);//拷贝后一半while ((len read(o_file, buf, N)) 0){write(n_file, buf, len);}close(o_file);close(n_file);}else //父程序执行{o_file open(argv[1], O_RDONLY);if (o_file 0){perror(f open1);exit(-1);}n_file open(argv[2], O_WRONLY);if (n_file 0){perror(f open2);exit(-1);}//拷贝前一半while (size 0){if (size N){write(n_file, buf, read(o_file, buf, N));size - N;}else{write(n_file, buf, read(o_file, buf, size));break;}}close(o_file);close(n_file);}return 0;
}
