操作系统学习笔记（三） 进程

一、进程环境

  C程序存储空间布局：

      正文段：只读、存放CPU执行的机器指令，可共享

      数据段：也叫初始化数据段。包含程序中需要明确赋值的变量，如 int max =99;

      BSS段：也叫未初始化的数据段，在程序开始执行前，内核将此段中数据初始化为0或空指针，如long sum[100];

      栈：存放自动变量（即局部变量），以及每次函数调用时所需要保存的信息

      堆：通常在堆中实现动态存储分配，位于BSS和栈之间

     其中，如寄存器变量或全局变量存放在数据段或BSS段。图示如下：

二、动态库与静态库

     1.静态库：链接阶段直接被链接到二进制文件中，生成文件体积大，但不再依赖于库。

     2.动态库：运行阶段加载

     1）C文件生成动态库  gcc -shared a.c -o libdb.so

     2）调用方法：

          运行时调用：  如调用libxxx.so库中的func()函数，则：gcc b.c -o bapp -l xxx.so

           要求动态库加载路径默认在/lib和/usr/lib，或通过/etc/ld.so.conf配置或环境变量LD_LIBRART_PATH指定

          手动加载动态库：利用C库中的dlopen等接口

              打开库:  *p = dlopen("libxxx.so",RTLD_NOW);   //第二个参数可以更改

                            void (*func)(void) = dissym(p,"func");

                             func();

               编译：  gcc a.c -l xxx -o.app

三、进程控制

     1.进程ID为0是交换进程，为1是init进程，获取pid调用函数pid_t getpid(void);  获取父进程pid用pid_t getppid(void);头文件都是<sys/types.h> 和 <unistd.h>，pstree命令可以查看进程家族树。

     2.进程组：一次会话中的多个进程可以属于一个进程组（如管道的两个进程），进程组ID为PGID，会话ID为SID

          pid_t  getpgrp(void);   int setpgid(pid_t pid,pid_t pgid);

         对于一个已经执行exec的子进程，父进程不能调用setpgid来设置子进程的进程组ID

         调用setsid(void)可以创建会话，但调用它的进程不能是某个进程组的组长。防止该进程组其他成员无法会话迁移。

     3.进程的创建——fork()

     调用folk创建进程，调用进程为父进程，返回进程为子进程。返回两次，一次是父进程的返回值返回子进程的进程号，另一次是子进程的返回值，返回0。子进程是父进程的副本，拷贝了一份父进程的堆栈空间，父子进程只共享正文段。

        ret=fork();

     if(ret==0)   { //子进程代码段}

       else  if (ret>0)   {//父进程代码段}

        else  {  //fork 失败}

     注意：一般在fork进程中，父子进程并不同步，因此不一定是父进程还是子进程先进行。子进程不继承父进程的文件锁，子进程未处理信号集设置为空集。

     4.写时拷贝：子进程的页表项指向与父进程指向的物理内存页相同，当父子都只读时则公用一个物理内存页，但由一方尝试修改则会引发缺页异常，此时内核将为该页面创建一个新的物理页面并复制其内容，使得父子进程各自真正拥有自己的物理内存，然后将页表项标记位可写。

     5.FD_CLOSEXEC(fd)与O_CLOSEXEC(open)标志位在子进程调用exec时会响应关闭文件，防止父子进程由于共享文件偏移量时读写文件发生混乱。

     6.守护进程daemon

     特点：在后台运行不受任何终端控制，一直到系统退出（如SIGINT、SIGQUIT、SITSTP等终端信号并不能干扰它，关闭终端也不能将其杀死。守护进程退出的情况只有stop命令、发送信号杀死守护进程或守护进程代码bug）。

     创建方法：double_fork magic

     1）fork()函数，父进程退出子进程继续

     2）子进程摆脱环境控制：修改进程当前目录为根目录（chdir("/")）调用setsid切断与控制终端的关系并创建一个新的会话，设置文件模式创建掩码为0（umask(0)）

     3）再次fork()，父进程退出子进程继续，使得daemon不是会话首进程

     4）关闭标准输入、标准输出、标准错误

也可以调用glibc库中的daemon函数一次创建：

#include <unistd.h>

int daemon(int nochdir,int noclose);   //一般参数为0，0

     7.进程的终止：正常——从main函数return、调用exit、调用_exit。异常——调用abort、接收到信号由信号终止

          exit与_exit区别是，exit退出且调用清理函数，关闭打开的方法、写入缓冲数据、删除临时文件然后再调用_exit

     8.等待子进程