运维最新【Linux】进程控制深度了解(2)，2024年最新阿里巴巴内部Linux运维宝典意外流出

于 2024-05-13 12:10:35 发布
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分类专栏： 程序员 文章标签： 运维 学习 面试
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最后的话

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  • ctrl+c,信号终止
1.return

return是一种常见的退出进程方法。执行return n等同于执行exit(n),因为调用main的运行时函数,会将main的返回值当做 exit的参数。

2.exit

使用exit函数退出进程也是我们常用的方法，exit函数可以在代码中的任何地方退出进程，并且exit函数在退出进程前会做一系列工作：

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

举个栗子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

void show()
{
	printf("hello linux\n");
	exit(1);
}

int main()
{
	show();
	return 0;
}

运行结果：

结果分析：

exit终止进程前会将缓冲区当中的数据输出。

3._exit函数

使用_exit函数退出进程的方法我们并不经常使用，_exit函数也可以在代码中的任何地方退出进程，但是_exit函数会直接终止进程，并不会在退出进程前会做任何收尾工作。

举个栗子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

void show()
{
	printf("hello linux");
	_exit(2);
}

int main()
{
	show();
	return 0;
}

运行结果：

结果分析：

使用_exit终止进程，则缓冲区当中的数据将不会被输出。

💫进程异常退出

情况一：向进程发生信号导致进程异常退出。

例如，在进程运行过程中向进程发生kill -9信号使得进程异常退出，或是使用Ctrl+C使得进程异常退出等。

情况二：代码错误导致进程运行时异常退出。

例如，代码当中存在野指针问题使得进程运行时异常退出，或是出现除0的情况使得进程运行时异常退出等。

🌙进程等待

💫进程等待的必要性
  • 子进程退出，父进程如果不读取子进程的退出信息，子进程就会变成僵尸进程，进而造成内存泄漏。
  • 进程一旦变成僵尸进程，那么就算是kill -9命令也无法将其杀死，因为谁也无法杀死一个已经死去的进程。
  • 对于一个进程来说，最关心自己的就是其父进程，因为父进程需要知道自己派给子进程的任务完成的如何。
  • 父进程需要通过进程等待的方式，回收子进程资源，获取子进程的退出信息。
💫获取子进程状态status

下面会介绍有关进程等待的两个函数wait和waitpid，它们都有一个status参数，改参数是一个输出型参数，由操作系统进行填充。如果对该参数传入NULL，表示不关心子进程的退出状态信息。反之，操作系统会通过该参数，将子进程的退出状态信息反馈给父进程。

如何理解参数status？

status实际上是一个整型变量，但是status不能当作整型里看待，因为status的不同的比特位所代表的信息不同（只研究低16位比特位）。在status的低16位比特位中，高8位表示进程的退出状态，即退出码。进程若是被信号所杀，低7位表示终止信号，而第8位是core dump标志。需要注意的是，当一个进程非正常退出时，说明该进程是被信号所杀，那么该进程的退出码也就没有意义了。

我们通过一系列位操作，就可以根据status得到进程的退出码和退出信号。

exitCode = (status >> 8) & 0xFF; //退出码
exitSignal = status & 0x7F;      //退出信号

对于此，系统当中提供了两个宏来获取退出码和退出信号。

  • WIFEXITED(status)：用于查看进程是否是正常退出，本质是检查是否收到信号。
  • WEXITSTATUS(status)：用于获取进程的退出码。
exitNormal = WIFEXITED(status);  //是否正常退出
exitCode = WEXITSTATUS(status);  //获取退出码

需要注意的是，当一个进程非正常退出时，说明该进程是被信号所杀，那么该进程的退出码也就没有意义了。

💫进程等待的方法
1.wait方法
  • 函数原型：pid_t wait(int* status);
  • 作用：等待任意子进程。
  • 返回值：等待成功返回被等待进程的pid，等待失败返回-1。
  • 参数：输出型参数，获取子进程的退出状态，不关心可设置为NULL。

举个栗子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
	pid_t id = fork();
	if (id == 0) 
	{	
		int count = 10;
		while (count--) 
		{
			printf("I am child...PID:%d, PPID:%d\n", getpid(), getppid());
			sleep(1);
		}
		exit(0);
	}
	int status = 0;
	pid_t ret = wait(&status);
	if (ret > 0) 
	{	
		printf("wait child success...\n");
		if (WIFEXITED(status)) 
		{		
			printf("exit code:%d\n", WEXITSTATUS(status));
		}
	}
	sleep(3);
	return 0;
}

利用指令对进程进行实时监控：

while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep proc | grep -v grep;echo "######################";sleep 1;done

运行结果：

结果分析：

  • 创建子进程后，父进程可使用wait函数一直等待子进程，直到子进程退出后读取子进程的退出信息。
  • 这时我们可以看到，当子进程退出后，父进程读取了子进程的退出信息，子进程也就不会变成僵尸进程了。
1.waitpid方法
  • 函数原型：pid_t waitpid(pid_t pid, int* status, int options);
  • 作用：等待指定子进程或任意子进程。
  • 返回值：
  1. 等待成功返回被等待进程的pid。
  2. 如果设置了选项WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集，则返回0。
  3. 如果调用中出错，则返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在。
  • 参数：
  1. 等待成功返回被等待进程的pid。
  2. 如果设置了选项WNOHANG，而调用中waitpid发现没有已退出的子进程可收集，则返回0。
  3. 如果调用中出错，则返回-1，这时errno会被设置成相应的值以指示错误所在。

举个栗子：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/wait.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{
	pid_t id = fork();
	if (id == 0){
		//child          
		int count = 10;
		while (count--){
			printf("I am child...PID:%d, PPID:%d\n", getpid(), getppid());
			sleep(1);
		}
		exit(0);
	}
	//father           
	int status = 0;
	pid_t ret = waitpid(id, &status, 0);
	if (ret >= 0){
		//wait success                    
		printf("wait child success...\n");
		if (WIFEXITED(status)){
			//exit normal                                 
			printf("exit code:%d\n", WEXITSTATUS(status));
		}
		else{
			//signal killed                              
			printf("killed by siganl %d\n", status & 0x7F);
		}
	}
	sleep(3);
	return 0;
}

运行结果：

结果分析：

  • 创建子进程后，父进程可使用waitpid函数一直等待子进程（此时将waitpid的第三个参数设置为0），直到子进程退出后读取子进程的退出信息。
  • 被信号杀死而退出的进程，其退出码将没有意义。

🌙进程程序替换

💫替换原理

用fork
创建子进程后执行的是和父进程相同的程序
(
但有可能执行不同的代码分支
),
子进程往往要调用一种
exec
函数 以执行另一个程序。当进程调用一种exec
函数时
,
该进程的用户空间代码和数据完全被新程序替换
,
从新程序的启动 例程开始执行。调用exec
并不创建新进程
,
所以调用
exec
前后该进程的
id
并未改变。

1.创建子进程的目的?

执行父进程磁盘代码的一部分；
让子进程加载磁盘上指定的程序到内存中，执行新程序的的代码和数据。

2.程序替换的本质

将指定程序的代码和数据加载到指定的位置

3.进程替换的时候，有没有创建新的进程？

我们知道一个进程被创建出来，OS会给它分配进程PCB,mm_struct,页表等信息，同时会将程序的代码和数据加载到物理内存。要知道进程程序替换之后，该进程的PCB，进程地址空间，页表等信息都不会发生改变，仅仅是把一个新的程序的数据和代码替换了原来进程的代码和数据，只是物理内存当中的数据和代码发生了改变，所以并没有创建新的进程，而且进程程序替换前后该进程的pid也没有改变。

4.子进程进行进程程序替换后，会影响父进程的代码和数据吗？

子进程刚被创建时，与父进程共享代码和数据，但当子进程需要进行进程程序替换（调用exec函数）时，也就意味着子进程需要对其数据和代码进行写入操作，这时便需要将父子进程共享的代码和数据进行写时拷贝，此后父子进程的代码和数据分离，因此子进程进行进程程序替换后不会影响父进程的代码和数据。

💫替换函数
一、int execl(const char *path, const char *arg, ...);

第一个参数是要执行程序的路径，第二个参数是可变参数列表，表示你要如何执行这个程序，并以NULL结尾。

举例：

execl(“/usr/bin/ls”, “ls”, “-a”, “-i”, “-l”, NULL);

二、int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

第一个参数是要执行程序的名字，第二个参数是可变参数列表，表示你要如何执行这个程序，并以NULL结尾。

举例：

execlp(“ls”, “ls”, “-a”, “-i”, “-l”, NULL);

三、int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]);

第一个参数是要执行程序的路径，第二个参数是可变参数列表，表示你要如何执行这个程序，并以NULL结尾，第三个参数是你自己设置的环境变量。

举例：

char* myenvp[] = { “MYVAL=2021”, NULL };
execle(“./mycmd”, “mycmd”, NULL, myenvp);

四、int execv(const char *path, char *const argv[]);

第一个参数是要执行程序的路径，第二个参数是一个指针数组，数组当中的内容表示你要如何执行这个程序，数组以NULL结尾。

char* myargv[] = { “ls”, “-a”, “-i”, “-l”, NULL };

execv(“/usr/bin/ls”, myargv);

五、int execvp(const char *file, char *const argv[]);

第一个参数是要执行程序的名字，第二个参数是一个指针数组，数组当中的内容表示你要如何执行这个程序，数组以NULL结尾。

举例：

char* myargv[] = { “ls”, “-a”, “-i”, “-l”, NULL };
execvp(“ls”, myargv);

六、int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

第一个参数是要执行程序的路径，第二个参数是一个指针数组，数组当中的内容表示你要如何执行这个程序，数组以NULL结尾，第三个参数是你自己设置的环境变量。

举例：

char* myargv[] = { “mycmd”, NULL };

char* myenvp[] = { “MYVAL=2021”, NULL };

execve(“./mycmd”, myargv, myenvp);

💫函数解释
  • 这些函数如果调用成功，则加载指定的程序并从启动代码开始执行，不再返回。
  • 如果调用出错，则返回-1。
  • 所以
    exec
    函数只有出错的返回值而没有成功的返回值。
💫命名理解

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