linux系統編程之進程（五） 終端、作業控制與守護進程

一、終端的概念

在UNIX系統中，使用者通過終端登入系統後得到一個Shell進程，這個終端成為Shell進程的控制終端（Controlling Terminal），控制終端是儲存在PCB中的資訊，而我們知道fork會複製PCB中的資訊，因此由Shell進程啟動的其它進程的控制終端也是這個終端。預設情況下（沒有重新導向），每個進程的標準輸入、標準輸出和標準錯誤輸出都指向控制終端，進程從標準輸入讀也就是讀使用者的鍵盤輸入，進程往標準輸出或標準錯誤輸出寫也就是輸出到顯示器上。在控制終端輸入一些特殊的修飾鍵可以給前台進程發訊號，例如Ctrl-C表示SIGINT，Ctrl-\表示SIGQUIT。

每個進程都可以通過一個特殊的裝置檔案/dev/tty訪問它的控制終端。事實上每個終端裝置都對應一個不同的裝置檔案，/dev/tty提供了一個通用的介面，一個進程要訪問它的控制終端既可以通過/dev/tty也可以通過該終端裝置所對應的裝置檔案來訪問。ttyname函數可以由檔案描述符查出對應的檔案名稱，該檔案描述符必須指向一個終端裝置而不能是任意檔案。在linux上的命令tty 也可以查看到當前的終端。

比如我們在圖形介面下開啟一個終端可能是/dev/pts/0, 第二個可能是/dev/pts/1 ...(網路終端)

而切換到字元介面下可能是/dev/tty1 ...(虛擬終端)

二、作業控制

事實上，Shell分前後台來控制的不是進程而是作業（Job）或者進程組（Process Group）。一個前台作業可以由多個進程組成，一個後台作業也可以由多個進程組成，Shell可以同時運行一個前台作業和任意多個後台作業，這稱為作業控制（JobControl）。例如用以下命令啟動5個進程（這個例子出自APUE）：

$ proc1 | proc2 &

$ proc3 | proc4 | proc5

其中proc1和proc2屬於同一個後台進程組，proc3、proc4、proc5屬於同一個前台進程組，Shell進程本身屬於一個單獨的進程組。這些進程組的控制終端相同，它們屬於同一個Session，一個Session與一個控制終端相關。當使用者在控制終端輸入特殊的修飾鍵（例如Ctrl-C）時，核心會發送相應的訊號（例如SIGINT）給前台進程組的所有進程。各進程、進程組、Session的關係如下圖所示。

在上面的例子中，proc3、proc4、proc5被Shell放到同一個前台進程組，其中有一個進程是該進程組的Leader，Shell調用wait等待它們運行結束。一旦它們全部運行結束，Shell就調用tcsetpgrp函數將自己提到前台繼續接受命令。但是注意，如果proc3、proc4、proc5中的某個進程又fork出子進程，子進程也屬於同一進程組，但是Shell並不知道子進程的存在，也不會調用wait等待它結束。換句話說，proc3 | proc4 | proc5是Shell的作業，而這個子進程不是，這是作業和進程組在概念上的區別。一旦作業運行結束，Shell就把自己提到前台，如果原來的前台進程組還存在（如果這個子進程還沒終止），則它自動變成後台進程，被init進程接管。