学习笔记——Linux 进程管理笔记

inux 进程管理笔记

一、父子进程关系

1. 进程复制机制

子进程是父进程的副本
Linux 2.6之后（如Ubuntu 18，Linux 5.4） ：采用**写时复制（Copy-On-Write，COW）**技术
fork完成后：子进程共享父进程的所有内存空间
写时复制触发时机：当父子进程中的任何一方尝试修改某个变量或内存区域时，才会为子进程开辟新的内存空间

2. 进程终止的8种情况

正常终止：

main函数中的return
exit() - C库函数
- 执行I/O库的清理工作
- 关闭所有流和已打开的文件
- 执行清理函数（atexit注册的函数）
_exit() / _Exit() - 系统调用
- 关闭所有已打开的文件
- 不执行清理函数
主线程退出
主线程调用pthread_exit()

异常终止：

abort() - 产生SIGABRT信号
信号终止 - signal/kill发送信号
最后一个线程被pthread_cancel()

二、进程退出后的状态

1. 僵尸进程（Zombie）

产生条件：子进程先于父进程终止
状态特征：
- 用户内存空间已释放
- 进程不会被调度执行
- 但内核中的PCB（进程控制块）未被释放
危害：长时间运行的父进程多次创建子进程时，可能导致内核空间积累大量僵尸进程PCB，引发系统不稳定或崩溃
查看命令 ：ps 或 top

2. 孤儿进程（Orphan）

产生条件：父进程先于子进程终止
处理机制：
- 子进程会被init进程（PID=1）接管
- 由新的父进程（init）负责回收资源
- 通常无需特别关注

三、退出函数详解

1. exit() - 库函数

复制代码

void exit(int status);

功能：让进程退出，并刷新缓冲区
参数：
- status：进程退出状态
- 常用值：EXIT_SUCCESS（0）、EXIT_FAILURE（1）
执行流程：
- 刷新缓冲区
- 执行atexit()注册的退出函数
- 调用_exit()系统调用

2. _exit() - 系统调用

复制代码

void _exit(int status);

功能：让进程退出，不刷新缓冲区
参数：status - 进程退出状态

3. return关键字的区别

在main函数中：结束整个进程
在其他函数中：仅结束当前函数

四、进程状态回收

1. wait()函数

复制代码

pid_t wait(int *status);

功能：阻塞等待任意子进程退出，并回收其状态
特点：
- 只能由父进程调用
- 一次只能回收一个子进程
参数：
- status：存储子进程退出状态
- 不关心状态时可传入NULL
返回值：
- 成功：回收的子进程PID
- 失败：-1

2. 状态检查宏

宏	功能	说明
`WIFEXITED(status)`	检查是否正常终止	返回非0表示正常结束
`WEXITSTATUS(status)`	获取退出状态值	正常终止时使用
`WIFSIGNALED(status)`	检查是否信号终止	返回非0表示信号终止
`WTERMSIG(status)`	获取终止信号编号	信号终止时使用

3. 使用示例

复制代码

#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    pid_t pid = fork();
    
    if (pid == 0) {
        // 子进程
        exit(42);  // 正常退出，状态码42
    } else {
        // 父进程
        int status;
        wait(&status);
        
        if (WIFEXITED(status)) {
            printf("子进程正常退出，返回值：%d\n", 
                   WEXITSTATUS(status));  // 输出：42
        }
        if (WIFSIGNALED(status)) {
            printf("子进程被信号终止，信号：%d\n",
                   WTERMSIG(status));
        }
    }
    return 0;
}

五、进程空间回收的重要性

1. 僵尸进程的危害

内核PCB空间被占用，无法释放
大量僵尸进程可能导致内核内存不足
影响系统稳定性和性能

2. 回收策略

父进程应主动调用wait()或waitpid()回收子进程
对于需要多次创建子进程的服务进程，必须正确回收
可使用信号处理函数（如SIGCHLD）异步回收

六、总结要点

写时复制是现代Linux的优化机制，减少不必要的内存复制
区分正常终止与异常终止的不同处理方式
exit()和_exit()的主要区别在于缓冲区刷新和清理函数执行
僵尸进程需要父进程主动回收，否则会长期占用系统资源
wait()系列函数是进程回收的标准方法
状态检查宏帮助父进程了解子进程的终止原因

注意事项：

在生产环境中，应确保所有子进程都被正确回收
对于服务器程序，建议设置SIGCHLD信号处理
使用waitpid()可以更灵活地控制回收行为（如非阻塞模式）