【进程(1)】—— 环境变量

本文介绍了Linux进程的基本概念,包括进程控制块、进程ID、状态等,并重点讲解了fork函数如何复制进程,以及环境变量在进程间的传递和使用。通过示例展示了如何修改和查看环境变量,强调了父进程与子进程之间环境变量的独立性。

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每个进程在内核中都有一个进程控制块(PCB)来维护进程相关的信息,Linux内核的进程控制块是task_struct结构体。

1.进程id。系统中每个进程有唯一的id,在C语言中用pid_t类型表示,其实就是一个非负整数。
2.进程的状态,有运行、挂起、停止、僵尸等状态。
3.进程切换时需要保存和恢复的一些CPU寄存器。
4.描述虚拟地址空间的信息。
5.描述控制终端的信息。
6.当前工作目录(Current Working Directory)。
7.umask掩码。
8.文件描述符表,包含很多指向file结构体的指针。
9.和信号相关的信息。
10.用户id和组id。
11.控制终端、Session和进程组。

12.进程可以使用的资源上限(Resource Limit)。

fork

fork的作用是根据一个现有的进程复制出一个新进程,原来的进程称为父进程(Parent Process),新进程称为子进程(Child Process)。系统中同时运行着很多进程,这些进程都是从最初只有一个进程开始一个一个复制出来的。在Shell下输入命令可以运行一个程序,是因为Shell进程在读取用户输入的命令之后会调用fork复制出一个新的Shell进程,然后新的Shell进程调用exec执行新的程序。

我们知道一个程序可以多次加载到内存,成为同时运行的多个进程,例如可以同时开多个终端窗口运行/bin/bash,另一方面,一个进程在调用exec前后也可以分别执行两个不同的程序,例如在Shell提示符下输入命令ls,首先fork创建子进程,这时子进程仍在执行/bin/bash程序,然后子进程调用exec执行新的程序/bin/ls,如下图所示:

fork/exec


环境变量

exec系统调用执行新程序时会把命令行参数和环境变量表传递给main函数,它们在整个进程地址空间中的位置如下图所示。

信号量是一种用于进程间通信和同步的机制。它是一个计数器,用于保证在共享资源上的互斥访问。在Linux系统中,可以使用信号量来实现进程间的同步和互斥。以下是信号量的基本概念: - 计数器:信号量的值是一个计数器,它可以被多个进程共享。 - P操作:当一个进程需要访问共享资源时,它必须执行P操作,该操作会将信号量的值减1。如果信号量的值为0,则进程将被阻塞,直到信号量的值大于0。 - V操作:当一个进程使用完共享资源后,它必须执行V操作,该操作会将信号量的值加1。如果有进程正在等待该信号量,则唤醒其中一个进程继续执行。 在ZUCC中,可以使用信号量来实现进程的同步和互斥。首先,需要使用semget函数创建一个信号量集合,并使用semctl函数对信号量进行初始化。然后,可以使用semop函数执行P和V操作。例如,下面是一个简单的示例程序,用于演示信号量的使用: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h> #include <sys/sem.h> #define SEM_KEY 1234 union semun { int val; struct semid_ds *buf; unsigned short *array; }; int main() { int semid, pid; union semun arg; struct sembuf sb; // 创建信号量集合 semid = semget(SEM_KEY, 1, IPC_CREAT | 0666); if (semid == -1) { perror("semget"); exit(EXIT_FAILURE); } // 初始化信号量 arg.val = 1; if (semctl(semid, 0, SETVAL, arg) == -1) { perror("semctl"); exit(EXIT_FAILURE); } // 创建子进程 pid = fork(); if (pid == -1) { perror("fork"); exit(EXIT_FAILURE); } else if (pid == 0) { // 子进程执行P操作 sb.sem_num = 0; sb.sem_op = -1; sb.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(semid, &sb, 1) == -1) { perror("semop P"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Child process\n"); // 子进程执行V操作 sb.sem_num = 0; sb.sem_op = 1; sb.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(semid, &sb, 1) == -1) { perror("semop V"); exit(EXIT_FAILURE); } exit(EXIT_SUCCESS); } else { // 父进程执行P操作 sb.sem_num = 0; sb.sem_op = -1; sb.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(semid, &sb, 1) == -1) { perror("semop P"); exit(EXIT_FAILURE); } printf("Parent process\n"); // 父进程执行V操作 sb.sem_num = 0; sb.sem_op = 1; sb.sem_flg = SEM_UNDO; if (semop(semid, &sb, 1) == -1) { perror("semop V"); exit(EXIT_FAILURE); } exit(EXIT_SUCCESS); } return 0; } ``` 在上述代码中,创建了一个信号量集合,并将其初始化为1。然后,创建了一个子进程和一个父进程,它们分别执行P和V操作。由于信号量的初始值为1,因此父进程和子进程都可以顺利地执行。如果将信号量的初始值改为0,那么父进程和子进程都将被阻塞,直到有一个进程执行V操作为止。
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