《Unix环境高级编程》读书笔记第8章-进程控制，unix环境高级编程

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《Unix环境高级编程》读书笔记第8章-进程控制，unix环境高级编程

1. 进程标识

进程ID标识符是唯一、可复用的。大多数Unix系统实现延迟复用算法，使得赋予新建进程的ID不同于最近终止所使用的ID
ID为0的进程通常是调度进程，也常被称为交换进程。它是内核的一部分，是系统进程。
ID为1的进程通常是init进程，在自举过程结束时由内核调用。该进程负责在内核自举后启动一个Unix系统，它决不会终止，是一个普通的用户进程，但以超级用户特权运行。
ID为2的进程是页守护进程，负责支持虚拟存储器系统的分页操作。

#include <unistd.h>pid_t getpid(void); Returns: process ID of calling processpid_t getppid(void); Returns: parent process ID of calling processuid_t getuid(void); Returns: real user ID of calling processuid_t geteuid(void); Returns: effective user ID of calling processgid_t getgid(void); Returns: real group ID of calling processgid_t getegid(void); Returns: effective group ID of calling process

注意：这些函数都没有出错返回。

2. 函数fork

fork函数被调用一次，返回两次。子进程中返回值是0，父进程中返回值是子进程的pid
子进程是父进程的副本，子进程获得父进程的数据空间、堆和栈的副本。注意，在是子进程拥有的副本。父子进程并不共享这些存储空间部分。父子进程共享正文段。
由于在fork之后经常跟随着exec，所以现在的很多实现并不执行一个父进程数据段、堆和栈的完全副本。作为替代，使用了写时复制技术。
4种平台都支持的变体：vfork；Linux的变体：clone系统调用，允许调用者控制哪些部分由父子进程共享。
fork之后是父进程先执行还是子进程先执行是不确定的
父进程中的所有打开文件描述符都被复制到子进程中，父子进程为每个相同的打开描述符共享一个文件表项，故共享同一文件偏移量。如果父子进程写同一描述符执行的文件，又没有任何形式的同步，那么它们的输出就会混合。
在fork之后处理文件描述符有以下两种常见的情况：
strlen和sizeof的区别：前者不包括null字节，一次函数调用；后者包括null字节，编译时计算
除了文件描述符之外，父进程的很多其他属性也由子进程继承，包括：
父进程和子进程之间的区别具体如下：
fork失败的两个主要原因：
fork有以下两种用法：

3. 函数vfork

vfork函数的调用序列和返回值与fork相同，但两者的语义不同：

4. 函数exit

5种正常终止方式：
3种异常终止方式：
不管进程如何终止，最后都会执行内核中的同一段代码。这段代码为相应的进程关闭所有打开描述符，释放它所使用的存储器等。
注意：“退出状态”（3个exit函数的参数或main的返回值）区别于“终止状态”。在最后调用_exit时，内核将退出状态转换为终止状态。
如果父进程在子进程之前终止，则称子进程为孤儿进程。子进程 ppid变为1，称这些进程由init进程收养。一个init进程收养的进程终止时，init会调用一个wait函数取得其终止状态，防止它成为僵尸进程。
如果子进程在父进程之前终止，内核为每个终止子进程保存了一定量的信息，至少包括pid、该进程的终止状态以及该进程使用的CPU时间总量。内核可以释放终止进程所使用的所有存储区，关闭其所有打开文件。在Unix术语中，一个已经终止、但其父进程尚未对其进行善后处理（获取终止子进程的有关信息、释放它仍占用的资源）的进程被称为僵尸进程zombie/defunct。

5. 函数wait、waitpid

当一个进程正常或异常终止时，内核就向其父进程发送SIGCHLD信号。子进程终止是异步事件。

#include <sys/wait.h>pid_t wait(int *statloc);pid_t waitpid(pid_t pid, int *statloc, int options); Both return: process ID if OK, 0 (see later), or −1 on error

调用wait或waitpid的进程可能：
如果进程由于收到SIGCHLD信号而调用wait，我们期望wait会立即返回。
wait与waitpid的区别
若statloc不是NULL，则终止进程的终止状态就存放在它所指向的单元内。该整型状态字由实现定义，其中某些位表示退出状态（正常返回），其他位则指示信号编号（异常返回），有一位指示是否产生了core文件。

waitpid函数中的pid参数的解释：
```
pid == -1，等待任一子进程，等价于wait函数
waitpid函数中的options参数：WNOHANG（不阻塞）、WCONTINUED、WUNTRACED
```
如果一个进程fork一个子进程，但不要它等待子进程终止，也不希望子进程处于僵尸状态直到父进程终止，实现这一要求的诀窍是调用fork两次。

#include "apue.h"#include <sys/wait.h>int main(void){ pid_t pid; if ((pid = fork()) < 0) {        err_sys("fork error"); } else if (pid == 0) { /* first child */ if ((pid = fork()) < 0)            err_sys("fork error"); else if (pid > 0)            exit(0); /* parent from second fork == first child *//** We’re the second child; our parent becomes init as soon* as our real parent calls exit() in the statement above.* Here’s where we’d continue executing, knowing that when* we’re done, init will reap our status.*/    sleep(2);    printf("second child, parent pid = %ld\n", (long)getppid());    exit(0);} if (waitpid(pid, NULL, 0) != pid) /* wait for first child */        err_sys("waitpid error");/** We’re the parent (the original process); we continue executing,* knowing that we’re not the parent of the second child.*/    exit(0);}

6. 函数waitid

#include <sys/wait.h>int waitid(idtype_t idtype, id_t id, siginfo_t *infop, int options); Returns: 0 if OK, −1 on error

idtype参数：P_PID、P_PGID、P_ALL
options参数：WEXITED、WNOHANG...
infop参数是指向siginfo结构的指针

7. 函数wait3、wait4

#include <sys/types.h>#include <sys/wait.h>#include <sys/time.h>#include <sys/resource.h>pid_t wait3(int *statloc, int options, struct rusage *rusage);pid_t wait4(pid_t pid, int *statloc, int options, struct rusage *rusage); Both return: process ID if OK, 0, or −1 on error

允许内核返回由终止进程及其所有子进程使用的资源概况，包括用户CPU时间总量、系统CPU时间总量、缺页次数、接收到信号的次数等。 man 2 getrusage

8. 竞争条件

当多个进程都企图对共享数据进行某种处理，而最后的结果又取决于进程运行的顺序时，则发生了竞争条件。fork函数是竞争条件活跃的滋生地。

#include "apue.h"TELL_WAIT(); /* set things up for TELL_xxx & WAIT_xxx */if ((pid = fork()) < 0) {    err_sys("fork error");} else if (pid == 0) { /* child */ /* child does whatever is necessary ... */    TELL_PARENT(getppid()); /* tell parent we’re done */    WAIT_PARENT(); /* and wait for parent */ /* and the child continues on its way ... */    exit(0);}/* parent does whatever is necessary ... */TELL_CHILD(pid); /* tell child we’re done */WAIT_CHILD(); /* and wait for child *//* and the parent continues on its way ... */exit(0);

5个例程

9. 函数exec

#include <unistd.h>int execl(const char *pathname, const char *arg0, ... /* (char *)0 */ );int execv(const char *pathname, char *const argv[]);int execle(const char *pathname, const char *arg0, ... /* (char *)0, char *const envp[] */ );int execve(const char *pathname, char *const argv[], char *const envp[]);int execlp(const char *filename, const char *arg0, ... /* (char *)0 */ );int execvp(const char *filename, char *const argv[]);int fexecve(int fd, char *const argv[], char *const envp[]); All seven return: −1 on error, no return on success

l表示列表list，新程序的每个命令行参数都是一个单独的参数，空指针结尾
v表示矢量vector，指针数组
e代表传递一个指向环境字符串指针数组的指针
p代表使用调用进程中的environ变量为新程序复制现有的环境
在执行exec后，pid没有改变。但新程序从调用进程继承了下列属性：

#include <unistd.h>int setuid(uid_t uid);int setgid(gid_t gid); Both return: 0 if OK, −1 on error

关于谁能更改ID的若干规则（这里讨论更改用户ID的规则，同样适用于组ID）
实际用户ID ruid、有效用户ID euid、保存的设置用户ID sSUID。假定_POSIX_SAVED_IDS为真
关于内核所维护的3个用户ID，还有注意以下几点：
```
只有root进程可以更改ruid。通常，ruid是在用户登录时，由login程序设置的，而且决不会改变它。
仅当对程序文件设置了SUID位，exec函数才设置euid。没有设置SUID位，则euid = ruid。
sSUID是由exec复制euid而得到的。

#include <unistd.h>int setreuid(uid_t ruid, uid_t euid);int setregid(gid_t rgid, gid_t egid); Both return: 0 if OK, −1 on error
```
- 规则：一个非root用户总能交换ruid和euid，这就允许一个设置了SUID的程序交换成普通用户权限后，可以再次交换会SUID权限
10.2 函数seteuid、setegid
```
#include <unistd.h>int seteuid(uid_t uid);int setegid(gid_t gid); Both return: 0 if OK, −1 on error
```
- 对于非root用户，可将euid设置为其ruid或sSUID；这与setuid函数一样
- 对于root用户，可将其euid设置为uid，而ruid、sSUID保持不变
- 组ID：上面所说的一切都以类似方式适用于各个组ID。附属组ID不受setgid、setregid、setegid函数的影响。
11. 解释器文件
12. 函数system
```
#include <stdlib.h>int system(const char *cmdstring); Returns: (see below)
```
13. 进程会计
- accton命令启用会计处理；在Linux中，该文件是/var/account/pacct
```
typedef u_short comp_t; /* 3-bit base 8 exponent; 13-bit fraction */struct acct{ char ac_flag; /* flag (see Figure 8.26) */ char ac_stat; /* termination status (signal & core flag only) */ /* (Solaris only) */ uid_t ac_uid; /* real user ID */ gid_t ac_gid; /* real group ID */ dev_t ac_tty; /* controlling terminal */ time_t ac_btime; /* starting calendar time */ comp_t ac_utime; /* user CPU time */ comp_t ac_stime; /* system CPU time */ comp_t ac_etime; /* elapsed time */ comp_t ac_mem; /* average memory usage */ comp_t ac_io; /* bytes transferred (by read and write) */ /* "blocks" on BSD systems */ comp_t ac_rw; /* blocks read or written */ /* (not present on BSD systems) */ char ac_comm[8]; /* command name: [8] for Solaris, */ /* [10] for Mac OS X, [16] for FreeBSD, and */ /* [17] for Linux */};
```
14. 用户标识
- 获取登陆名
```
#include <unistd.h>char *getlogin(void); Returns: pointer to string giving login name if OK, NULL on error
```
- 如果调用此函数的进程没有连接到用户登陆时所用的终端，则函数会失败。通常称这些进程为守护进程。
15. 进程调度
- 进程通过调整nice值选择以更低优先级运行。只有特权进程允许提高调度权限。
- nice值的范围在0~（2*NZERO）-1之间，NZERO为系统默认的nice值。nice值越小，优先级越高。
```
#include <unistd.h>int nice(int incr); Returns: new nice value − NZERO if OK, −1 on error
```
```
#include <sys/resource.h>int getpriority(int which, id_t who); Returns: nice value between −NZERO and NZERO−1 if OK, −1 on error#include <sys/resource.h>int setpriority(int which, id_t who, int value); Returns: 0 if OK, −1 on error
```
16. 进程时间
```
#include <sys/times.h>clock_t times(struct tms *buf ); Returns: elapsed wall clock time in clock ticks if OK, −1 on error
```
```
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 */};
```
- 此结构没有包含墙上时钟时间。返回是是相对值，故需要end-start
- 由此函数返回的clock_t值都用_SC_CLK_TCK转换成秒
  
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朝花夕拾第7章父亲的病与第8章琐记的读书笔记

今天，我读到了《父亲的病》，《父亲的病》是鲁迅用文章去责骂那些庸医，就是他们把鲁迅的父亲治死了，让鲁迅非常气愤。
《父亲的病》是讲了鲁迅的爸爸被几位庸医治死，第一次治的时候，是叶天士医生来诊断病情，吃了他开的药后却没有见效。第二次是被本领高的陈莲河医生所治，用药也不同了，最后还是没治好。最后是著名的西医凡国手，他用的药最终以失败告终。最后，鲁迅的父亲死了。
读完后我心想：他们这些医生，光想着赚钱，这么多人也治不好一个病人。在鲁迅先生的资料里曾经介绍鲁迅先生早年留学日本学医，我又猜测，鲁迅先生学医是不是和他父亲的死有关系呢？当我把这想法告诉妈妈时，妈妈点头说：“很有可能。他父亲的死对他打击很大，这也许是他学医的原因之一吧。”

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