【Linux】进程控制（1）：进程创建&&进程终止

[一进程创建](#一进程创建)

[1 知识点回顾](#1 知识点回顾)

（1）fork函数初识

（2）fork函数的返回值

（3）写时拷贝

（4）fork的常用用法

（5）fork调用失败的原因

[2 写时拷贝](#2 写时拷贝)

[（1）写时拷贝的原理--->部分](#（1）写时拷贝的原理--->部分)

（2）为什么要有写时拷贝

[3 关于进程创建的实际应用场景](#3 关于进程创建的实际应用场景)

[二进程终止](#二进程终止)

[1 进程终止的几种情况](#1 进程终止的几种情况)

（1）怎么知道代码跑完了，结果正不正确？

（2）代码没跑完，异常了，怎么去衡量异常？

（3）结论

[2 进程常见的退出方法](#2 进程常见的退出方法)

[（1）echo $？命令](#（1）echo$ ？命令)

（6)总结总结)

一进程创建

我们先来引入两个结论：

（1）进程 = 内核数据结构（task_struct z + mm_struct + vm_area_struct) +代码和数据

其中：内核数据结构更侧重于进程管理 ，代码和数据侧重于进程完成任务

（2）进程创建的本质：就是系统内多了一个进程

进程是具有独立性：内核各自独立，代码和数据也各自独立！

1 知识点回顾

（1）fork函数初识

在 Linux 中，fork函数是非常重要的函数，它从已存在进程中创建一个新进程。新进程为子进程，而原进程为父进程。

bash 复制代码

#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
返回值：⼦进程中返回0，⽗进程返回⼦进程id，出错返回-1
1. 为什么要给⼦进程返回0，⽗进程返回⼦进程pid?
2. 为甚⼀个函数fork会有两个返回值？
3. 为什么⼀个id即等于0，⼜⼤于0？

进程调用 fork，当控制转移到内核中的 fork 代码后，内核会执行以下操作：

・分配新的内存块和内核数据结构给子进程

・将父进程部分数据结构内容拷贝至子进程

・添加子进程到系统进程列表当中

・fork 返回，开始由调度器进行调度

当一个进程调用 fork 之后，就有两个二进制代码相同的进程。而且它们都运行到相同的地方。但每个进程都将可以开始它们自己的旅程，看如下程序。

bash 复制代码

int main( void )
{
 pid_t pid;
 printf("Before: pid is %d\n", getpid());
 if ( (pid=fork()) == -1 )perror("fork()"),exit(1);
 printf("After:pid is %d, fork return %d\n", getpid(), pid);
 sleep(1);
 return 0;
} 
运⾏结果：
[root@localhost linux]# ./a.out
Before: pid is 43676
After:pid is 43676, fork return 43677
After:pid is 43677, fork return 0

这里看到了三行输出，一行 before，两行 after。进程 43676 先打印 before 消息，然后它又打印 after。

另一个 after 消息是 43677 打印的。注意到进程 43677 没有打印 before，为什么呢？如下图所示

所以，fork 之前父进程独立执行，fork 之后，父子两个执行流分别执行。注意，fork 之后，谁先执行完全由调度器决定。

（2）fork函数的返回值

子进程返回0

父进程返回的是子进程的pid

（3）写时拷贝

通常，父子代码共享，父子在不写入时，数据也是共享的，当任意一方试图写入，便以写时拷贝的方式各自一份副本。具体见下图：

因为有写时拷贝技术的存在，所以父子进程得以彻底分离！完成了进程独立性的技术保证！

写时拷贝，是一种延时申请技术，可以提高整机内存的使用效率。

（4）fork的常用用法

一个父进程希望复制自己，使父子进程同时执行不同的代码段。

例如，父进程等待客户端请求，生成子进程来处理请求。

一个进程要执行一个不同的程序。

例如子进程从fork返回后，调用exec函数。

（5）fork调用失败的原因

系统中有太多的进程

实际用户的进程数超过了限制

2 写时拷贝

（1）写时拷贝的原理--->部分

当我们的权限是只读，如果这个时候写入数据，就会转化失败。操作系统会介入，识别到子进程要访问共享数据，操作系统会触发写时拷贝，修改页表·。父子进程就可以正常访问各自数据

系统fork 之后，是通过修改页表权限，来触发报错，让操作系统介入，完成写时拷贝的！

（2）为什么要有写时拷贝

区分问题：写入！= 覆盖写入，修改也是写入！count = 10; count++;

因为有写时拷贝技术的存在，所以父子进程得以彻底分离！完成了进程独立性的技术保证！

写时拷贝，是一种延时申请技术，可以提高整机内存的使用率。

写时拷贝可以满足各种不同的写入场景

3 关于进程创建的实际应用场景

使用fork+写时拷贝技术，进行安全备份！！！

二进程终止

进程终止本质就是系统中少了一个进程

1 进程终止的几种情况

代码运行完毕，结果正确
代码运行完毕，结果不正确
代码异常终止

前两种是正常情况，最后一种是异常情况

（1）怎么知道代码跑完了，结果正不正确？

我们先来引入一个概念：

cs 复制代码

int main()
{
  //.....
  return 0;
}

这里的return 值，有什么含义吗？

这里的return值，表示的是退出码，通常0表示成功

退出码是给谁的？为什么要有它？
1 退出码是给父进程bash或者自定义父进程的

2 退出码是为了让父进程知道子进程任务完成的怎么样，因为0标识成功，非0标识失败

父进程要知道是什么原因失败的，1，2，3，4，5分别表示不同的失败原因。所以我们需要有一种机制，把0，1，2....转化成对应的描述，我们就可以用到strerror

strerror：把错误码转化成字符串

（2）代码没跑完，异常了，怎么去衡量异常？

直接输出一个结论：收到了信号，导致进程异常了

kill - l：1-31是普通信号，但是没有0号信号

（3）结论

衡量一个进程运行结果是否 "可信"，可以用两个数字来表示：
exit code（退出码）
signal number（信号编号）

这两个数字在 Linux/Unix 系统中，通常可以通过 waitpid() 等系统调用获取，对应变量如：

bash 复制代码

long exit_state;
int exit_code, exit_signal;

重要细节：
如果一个进程异常退出（被信号终止），那么它的退出码（ exit code）是无意义的，只有 signal number 才有参考价值。

进程退出的时候，会把自己的退出信息维护起来，僵尸状态。这俩个数字（exit code 和 signal number)会被维护在僵尸进程的PCB内部

2 进程常见的退出方法

（1）echo $？命令

在 Linux/Unix 系统中，每个命令或程序执行结束后，都会返回一个退出码 （0-255 之间的整数）：

0：表示程序 / 命令执行成功

非 0：表示执行失败（不同的非 0 值对应不同的错误类型）
$? 是系统内置的环境变量，专门存储上一个执行的命令 / 程序的退出码

我们来看一下echo $?的使用场景：

bash 复制代码

# 执行一个不存在的命令（故意制造失败）
ls non_exist_file

# 查看退出码
echo $?
# 输出：2 （表示文件不存在，不同错误对应不同非0值）

（2）退出码

退出码是 Unix/Linux 系统中程序 / 命令执行完毕后返回给操作系统的一个整数（范围 0-255），本质是程序向调用者（如 Shell、其他程序）传递「执行结果」的标准化方式

退出码只有正确和·错误两种表示：

0 = 执行成功 （无任何错误）；
1-255 = 执行失败（不同数值代表不同类型的错误，是行业通用约定，而非强制规则）

• 退出码0 表示命令执行无误，这是完成命令的理想状态。

• 退出码1 我们也可以将其解释为"不被允许的操作"。例如在没有sudo权限的情况下使用yum；再例如除以0等操作也会返回错误码1，对应的命令为let a=1/0。

• 130 （SIGINT或^C）和143 （SIGTERM）等终止信号是非常典型的，它们属于128+n信号，其中n代表终止码。

• 可以使用strerror函数来获取退出码对应的描述。

所以我们可以通过退出码判断程序是否正确退出，也可以在shell脚本中根据退出码进行逻辑判断

main函数返回值称为进程退出码

（3）_exit函数

bash 复制代码

#include <unistd.h>
void _exit(int status);
参数：status 定义了进程的终⽌状态，⽗进程通过wait来获取该值

说明：虽然status是int，但是仅有低8位可以被父进程所⽤。所以_exit(-1)时，在终端执⾏$?发现
返回值是255。

（4）exit函数

bash 复制代码

#include <unistd.h>
void exit(int status);

exit最后也会调用_exit（底层是_exit()封装的），但在调用_exit之前，还做了其他工作：

执行用户通过atexit或on_exit定义的清理函数。
关闭所有打开的流，所有的缓存数据均被写入。
调用_exit。

实例：

bash 复制代码

int main()
{
 printf("hello");
 exit(0);
}
运⾏结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
hello[root@localhost linux]#
int main()
{
 printf("hello");
 _exit(0);
}
运⾏结果:
[root@localhost linux]# ./a.out
[root@localhost linux]#

（5）exit和return有什么区别

return只有在main函数中才表示进程结束，exit在任意地方都表示进程结束

exit和_exit的头文件不同，且_exit是系统调用，但是exit是库函数

exit和_exit最大的区别：在进程结束的时候，一般会主动冲刷缓冲区，但是_exit不会冲刷缓冲区，它直接杀死进程

我们在这里埋一个种子：这个缓冲区应该由谁提供？---->一定不是操作系统提供的

最佳实践用exit

库函数和系统调用是上下级的关系，其实exit在底层就调用了_eixt

所以进程属于操作系统内被管理对象，杀掉进程，就是释放进程内PCB和数据，但是不可能用户自己释放，要系统调用释放

【Linux】进程控制（1）：进程创建&&进程终止

一 进程创建

1 知识点回顾

（1）fork函数初识

（2）fork函数的返回值

（3）写时拷贝

（4）fork的常用用法

（5）fork调用失败的原因

2 写时拷贝

（1） 写时拷贝的原理--->部分

（2）为什么要有写时拷贝

3 关于进程创建的实际应用场景

二 进程终止

1 进程终止的几种情况

（1）怎么知道代码跑完了，结果正不正确？

（2）代码没跑完，异常了，怎么去衡量异常？

（3）结论

2 进程常见的退出方法

（1）echo $？ 命令

（2）退出码

（3）_exit函数

（4）exit函数

（5）exit和return有什么区别

（6)总结

一进程创建

（1）写时拷贝的原理--->部分

二进程终止

（1）echo $？命令