讀書筆記-APUE第三版-(8)進程式控制制

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進程ID

每一個進程都有一個唯一的進程ID。幾個特殊進程：

1. 0號進程是核心進程，一般是調度進程swapper。
2. 1號進程init，是使用者進程（以root許可權執行/sbin/init），負責初始化。
3. 幾個重要函數：getpid(進程ID)/getppid(父進程ID)/getuid(進程真有使用者ID)/geteuid(進程有效使用者ID)/getgid(進程真有使用者組ID)/getegid(進程有效使用者組ID)。

fork/exec/wait常式

fork家族函數用於建立子進程（父子進程關係下節詳細介紹），子進程往往調用exec家族函數運行新程式（fork+exec操作在有些系統中被稱為spawn孵化），而wait家族函數用於擷取子進程終止狀態。

system函數使用/bin/sh運行命令，下面是使用fork/exec/wait實現的簡單版本號碼

#include<sys/wait.h>#include<errno.h>#include<unistd.h>int system(constchar *cmdstring) /* version without signal handling */{    pid_t pid;    int status;    if (cmdstring == NULL)        return(1); /* always a command processor withUNIX */    if ((pid = fork()) < 0) {        status = -1;    } else if (pid == 0) { /* fork傳回值為0，表示是在子進程中*/        execl("/bin/sh", "sh","-c", cmdstring, (char *)0);        _exit(127); /* execl error */    } else { /* 在父進程中，fork返回子進程pid */        while (waitpid(pid, &status, 0) < 0) {            if (errno != EINTR) {                status = -1; /* error other than EINTR fromwaitpid() */                break;            }        }    }    return(status);}

1. fork函數一次調用，在父進程和自己成中兩次返回，由於父進程能夠fork多個子進程，所以設計成在父進程中返回子進程pid，而在子進程返回0，由於子進程能夠通過getpid和getppid擷取自身pid和父進程pid。常見應用情境是在網路編程中，父進程while迴圈監聽使用者請求，當接收到使用者請求，fork出子進程進行處理。註：linux系統中，fork通過clone系統調用實現。
2. waipid函數使用參數0等待指定子進程返回，wait函數家族包含wait(等待任一子進程返回)/waitpid(等待指定子進程&組返回,並能通過第三個參數設定堵塞選項)/waittid(進一步擴充，能擷取導致進程終止的訊號資訊等)/wait3(還能夠返回進程使用的資源)/wait4(其它wait函數的入口)。
3. exec家族函數的作用是替換掉當前進程上下文（text/data/heap/stack等），運行新的程式（不會建立新進程）。exec家族函數包含execl/execlp/execle/execv/execvp/execve，各個函數主要差別在參數上，當中l表示是列表形式，v表示是指標數組形式，e表示環境變數，p表示命令參數是相對路徑，會在PATH路徑中搜尋。

父子進程

子進程和父進程共用僅僅讀的text段，針對bss段、對、棧，現代作業系統使用COW(copy-on-write)技術，僅僅有發生改變時，才會拷貝對應的記憶體頁。

父子進程關係

子進程會繼承父進程的大量屬性，當中一些重要屬性包含：真實/有效使用者資訊，進程組/會話資訊，工作資料夾，環境變數，資源限制等。

父子進程最明顯的差別是：子進程的tms時間統計資訊被清零，子進程不會繼承檔案鎖，未決鬧鐘&訊號等（興許章節討論）。

子進程和父進程返回先後順序是不確定的，假設使用者程式對父子進程運行順序有依賴，須要自行處理，比方使用訊號實現等待通知機制等。

1. 核心為每一個正在終止的進程保留了少量資訊（pid，終止狀態，CPU時間等），便於父進程擷取其終止狀態。
2. 假設子進程在父進程之前結束，而父進程沒有wait，子進程會變成殭屍進程。
3. 假設父進程先結束，子進程的父進程會變成init進程（pid為1），所以假設要避免殭屍進程的產生，能夠兩次調用fork，即在子進程中再次調用fork，然後退出。這樣第二個fork出來的進程因為其父進程退出，所以被init進程接管。

檔案分享權限設定

子進程會dup父進程開啟的檔案描寫敘述符（共用檔案描寫敘述符close-on-exec標記），包含標準輸出、輸入和錯誤輸出。

，父子進程共用file tableentry，位置位移量一致，所以要父子進程讀寫同一檔案時要注意同步。

設定進程使用者ID

之前提到，子進程會繼承父進程的uid和euid（有效使用者ID），能夠調用setuid(setgid)改動進程使用者（組）。

1. 假設是root使用者調用，會同一時候改動進程的uid、euid和備份euid（saved set-user-id）。登陸後，由login（root進程）設定使用者ID。
2. 非root使用者僅僅能改動euid，並且僅僅能改動成之前的uid或者備份euid，否則出錯。
3. 假設自進程運行exec方法，並且運行程式的set-user-ID位被設定，那麼euid被設定被運行程式屬主ID。
4. 備份euid複製euid。正常情況下，uid=euid=備份euid。
5. 程式編寫遵循“最小許可權“模型，若且唯若程式須要高許可權時，才調用setuid提升許可權，操作完之後再調用setuid恢複許可權。

其它進程相關函數

1. 進程審計：acct開啟進程審計功能，系統記錄已終止進程的統計資訊，包含使用者ID，啟動時間，CPU時間等。Linux系統審計記錄儲存在/var/log/account/pacct，須要用fread讀取acct結構體資訊。
2. 進程調度：進程調整nice值來設定執行優先順序（你越nice，你的優先順序越低，人艱不拆。。），相關函數：nice/getpriority/setpriority
3. 進程時間：調用clock_t times(structtms *buf )函數，當中返回值為時鐘時間，而tms結構體被下面內容填充：

struct tms {    clock_t tms_utime; /* user CPU time */    clock_t tms_stime; /* system CPU time */    clock_t tms_cutime; /* user CPU time, terminated children */    clock_t tms_cstime; /* system CPU time, terminated children */};

注意：相關時間已經通過每秒滴答數(_SC_CLK_TCK)轉化成了秒數，但它是從過去任一時間開始統計的，所以其絕對值無意義。一般分別在進程開始和結束調用times，再計算之間的時間差。