Linux下理解进程，fork()创建子进程_linux创建一个1到100累和的子进程

进程初认识

进程的概念(比较抽象)：程序运行的实体

                                  作为资源分配的基本单元

进程的理解：什么是进程

 

 

//hello.c
#include <stdio.h>                                                                                                               
#include <unistd.h>//操作系统头文件 
int main()
{
     printf("change world\n");
      while(1)
      {
          //Windows下sleep();休眠毫秒ms
          sleep(1);//Linux下休眠单位秒s
          //usleep(10000);//Linux下休眠单位微秒us
      }
      return 0;
 }

 

 

我们知道运行这个程序后，是进入一个死循环，但我们在另外一个终端查看进程状态时

查看进程状态：ps 指令

ps aux (以该用户主形式查看所有终端机下所有用户的进程)

ps aux | grep hello

//以下是对ps后各个字段的解释

USER   (所属用户)

PID    (进程PID进程唯一标识)

%CPU  (cpu使用率)

%MEM (物理内存使用率)

VSZ    (虚拟内存使用情况)

RSS    (物理内存使用情况)

TTY    (终端的次要装置号码)

STAT   (进程状态)

START  (进程创建时间)

TIME   (进程执行时间)

COMMAND(进程名)

 

 程序：可执行的二进制文件（磁盘中）

 进程：可执行的二进制文件（内存中）+进程PCB

 

进程pcb

task_struct一个描述进程的结构体

1.标识符：描述本进程的唯一标识，用来区别其他进程

2.状态：进程状态，退出代码，

3.优先级：进程相对于其他进程的优先级别 ，通过修改nice（NI）值,一般为-20到19 40个选项

4.程序计数器：程序中即将被执行的的下一条指令的地址，（cpu中的eip寄存器也有一份）

5.内存指针：程序代码和进程相关数据的指针，包括和其他进程共享的内存的指针

6.上下文数据：进程执行时cpu中的寄存器中的数据(保存进程执行的相关状态)

7.I/O状态信息：包括显示的I/O请求，分配给进程的I/O设备和进程使用的文件列表

8.记账信息：处理器执行时间总和，时间限制，记账号等

下面详细介绍以下进程标识符：

pid_t pid;//子进程标识符

pid_t ppid;//父进程标识符

pid_t uid;//用户标识符

pid_t git;//组标识符

pid_t euid;//有效用户标识符

例如：

 

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>                                                                                                                  
 
int main()
{
   pid_t pid=getpid();
   pid_t ppid=getppid();
   printf("%d\n%d\n",pid,ppid);
   printf("hello world");
   while(1)
    {
       //Windows下sleep();休眠毫秒ms
       sleep(1);//Linux下休眠单位秒s
       //usleep(10000);//Linux下休眠单位微秒us
   }   
   return 0;
}

 

 

用下面命令进行查看进程的父进程，可以看到其父进程为bash进程（用户命令与操作系统之间的媒介）

 

 

下面详细介绍进程的状态：

R  (running)    0就绪状态，包含正在执行或者就绪状态（一切资源就绪只差分配cpu）

S  (Sleeping)    1睡眠状态，中断睡眠，可以被唤醒，例如调用sleep();

D  (disksleep)   2 深度睡眠状态，磁盘休眠状态，不可唤醒，不可kill掉，例如，该进程正在密集的进行I/o

T  (stopped)    4 暂停状态，可以通过SIGTOP，将进程由S ,R状态转换为T状态，例如pause,挂起状态

t  (tracingstop)  8 跟踪状态

X (dead)  死亡状态，一般是看不见的

Z (zombie)僵尸进程，当进程退出后，并且父进程没有读取到子进程的返回代码，就会产生僵尸进程。

 

  

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
   pid_t ret=fork();//创建一个进程，有两个返回值，
   if(ret==0){
       printf("ret:%d\n",ret);
       printf("this if a child process,the pid id %d\n",getpid());
           sleep(1);    }   
   else
   {if(ret>0){
           printf("ret:%d\n",ret);
           printf("this is a parent process,the pid is %d\n",getpid());
           while(1)
           {;}                                                                                                                       
       }   
       else
           perror("fork");
   }   
return 0;
}

 

 

 

这里可以看到子进程为Z僵尸状态。

而且，我们发现僵尸进程是不能直接kill掉的

 

我们可以将僵尸进程的父进程kill掉

 

其实这里是，将僵尸进程的父进程kill掉之后，子进程就会成为孤儿进程并且被1号进程领养，

1号进程会接收到该孤儿进程的退出码，这时的僵尸进程正常结束了。

 

 

在这里补充一下：

因为我们在windows下很少看到cpu占用率为100%,因为windows下是这样来计算的，例如，一个5核的处理器，当只有一个被全部使用时，这时可以看到cpu利用率是 20%,两个cpu被全部使用时，这时的cpu利用率为40%，以此类推。

但是在Linux下，同样是5核的处理器，当只有一个被全部使用时，显示cpu的利用率为100%，两个被全部使用时，这时的cpu利用率为200%.以此类推

 

进程优先级：

 

中的pri一项为进程的优先级，这个数字越小，表示优先级越高，低于80

Ni一项为优先级的修正值，其实我们是没有办法直接修改一个进程的优先级，例如最后一项ni为-20 ,其优先级为60 其实就是80-20;

创建进程：

pid_t fork();

两个返回值，一个在父进程中返回，一个在子进程中返回，会将父进程复制一次，并且进程从fork();后面开始执行（进程上下文数据中包含eip，保存了下一条执行的地址）。

父进程中返回子进程的pid;

子进程返回0:

例如：

 

#include <stdio.h>                                                                                                                    
#include <unistd.h>
int main()
{
    pid_t ret=fork();//创建一个进程,有两个返回值，
    if(ret==0){
        printf("ret:%d\n",ret);
        printf("this if a child process,the pid id %d\n",getpid());
    }   
    else
    {   
        if(ret>0){
            printf("ret:%d\n",ret);
            printf("this is a parent process,the pid is %d\n",getpid());
        }   
        else
            printf("fork error\n");
    }   
    return 0;
}

 

 

 

对fork()的总结：

1.一次调用有两个返回值，父进程返回子进程的pid,子进程返回0；

2.父进程和子进程都从fork()结束的下一条开始执行；

3.子进程以父进程为模板（PCB,数据各自有一份和代码共享）,采用写实拷贝；

4.父子进程之间并发执行，顺序不确定，取决去操作系统调度；

5.fork()失败可能的原因是内存不够或者进程数量太多。