linux 多进程
linux 的 0、1、2 号进程
idle进程：系统创建的第一个进程，加载系统，加载完成之后演变成 1、2 号进程systemd是 1 号进程，负责系统初始化，是所有其他用户进程的祖先kthreadd是 2 号进程，负责所有内核线程的调度和管理
进程标识
- 每个进程都有一个非负整数来表示的唯一进程 ID
- 查看进程：
ps -ef | grep 进程名ps -ef | more分页查看，空格下一页
- 1 号和 2 号进程的父进程是 0 号
- UID：是启动操作进程的用户
- PID：是进程 ID
- PPID：是父进程 ID
- C：CPU 功率
- STIME：进程的开始时间
- TTY：启动进程的终端设备
- TIME：进程运行的总时间
- CMD：进程执行的对应命令和参数
进程标识
getpid(void):可以获取进程 IDgetppid(void): 可以获取父进程 ID
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("getpid() = %d\n", getpid());
printf("getppid() = %d\n", getppid());
sleep(50);
}bash
gcc -o demo demo.c
./demo
getpid() = 2311
getppid() = 1780fork 函数
- 一个现有的进程调用函数
fork创建一个新的进程，创建的是一个子进程，原有的是父进程 - 子进程和父进程继续执行
fork函数后的代码 fork函数调用一次，返回 2 次- 子进程返回 0，父进程返回子进程的进程 ID
- 子进程是父进程的副本
- 子进程获得了父进程的数据空间、堆和栈的副本，不是共享
- 父进程中打开的文件描述符也被复制到子进程中
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("aaa=%d\n", getpid());
sleep(10);
printf("bbb=%d\n", getpid());
fork();
printf("ccc=%d\n", getpid());
sleep(30);
printf("ddd=%d\n", getpid());
}编译运行
bash
# c++ 编译运行
g++ -o demo demo.cpp
# c 编译运行
gcc -o demo demo.c
./demo
aaa=2425
bbb=2425
ccc=2425
# 子进程
ccc=2428
# 等待
ddd=2425
ddd=2428c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("aaa=%d\n", getpid());
sleep(10);
printf("bbb=%d\n", getpid());
int pid = fork();
printf("pid=%d\n", pid);
sleep(1);
printf("ccc=%d\n", getpid());
sleep(30);
printf("ddd=%d\n", getpid());
}bash
[root@VM-16-4-centos src]# gcc -o book book.c
[root@VM-16-4-centos src]# ./book
aaa=8304
bbb=8304
pid=8367
pid=0
ccc=8304
ccc=8367
ddd=8304
ddd=8367可以应征fork函数调用一次，返回 2 次，且子进程的事返回 0，父进程返回子进程的进程 ID
由此，我们可以利用fork函数，让父进程和子进程执行不同的任务
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int pid = fork();
printf("pid=%d\n", pid);
if (pid == 0)
{
printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid());
sleep(20);
}
if (pid > 0)
{
printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid());
sleep(30);
}
}这里给父进程和子进程都加了sleep函数，防止父进程执行完，立马退出，导致子进程根本没有机会执行的时间。如果调用失败，会返回-1，这种情况一般是系统内存不足，进程太多，系统没有资源，这是比较极端的情况。
bash
[root@VM-16-4-centos src]# gcc -o book book.c
[root@VM-16-4-centos src]# ./book
pid=12273
这是父进程12271, 将执行父进程的任务
pid=0
这是子进程12273，将执行子进程的任务我么还可以验证是否是副本的效果，我们可以在父进程中定义一个变量，然后在子进程中去修改，然后查看父进程的变量是否被修改
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int ii = 1;
int pid = fork();
printf("pid=%d\n", pid);
if (pid == 0)
{
printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid());
printf("aaa ii=%d\n", ii++); sleep(1);
printf("aaa ii=%d\n", ii++); sleep(1);
printf("aaa ii=%d\n", ii++); sleep(1);
printf("aaa ii=%d\n", ii++); sleep(1);
printf("aaa ii=%d\n", ii++); sleep(1);
}
if (pid > 0)
{
printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid());
printf("bbb ii=%d\n", ii); sleep(1);
printf("bbb ii=%d\n", ii); sleep(1);
printf("bbb ii=%d\n", ii); sleep(1);
printf("bbb ii=%d\n", ii); sleep(1);
printf("bbb ii=%d\n", ii); sleep(1);
}
}bash
[root@VM-16-4-centos src]# ./book
pid=12898
这是父进程12897, 将执行父进程的任务
bbb ii=1
pid=0
这是子进程12898，将执行子进程的任务
aaa ii=1
bbb ii=1
aaa ii=2
bbb ii=1
aaa ii=3
aaa ii=4
bbb ii=1
aaa ii=5
bbb ii=1可以看出，子进程修改值之后，并不会影响父进程的值，原因就是子进程里的是父进程里的一个副本。不是共享，相当于复制一份，修改复制的那一份数据。
验证父进程打开的文件描述符是否复制到子进程中
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
FILE *fp = fopen("/tmp/tmp.txt", "w+");
fprintf(fp, "我要成为优先的程序员\n");
int ii = 1;
int pid = fork();
printf("pid=%d\n", pid);
if (pid == 0)
{
fprintf(fp, "子进程：我也要成为优先的程序员\n");
printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid());
}
if (pid > 0)
{
printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid());
fprintf(fp, "父进程：我要成为优先的程序员\n");
}
fclose(fp);
}bash
[root@VM-16-4-centos src]# gcc -o book book.c
[root@VM-16-4-centos src]# ./book
pid=14214
这是父进程14213, 将执行父进程的任务
pid=0
这是子进程14214，将执行子进程的任务
[root@VM-16-4-centos src]# cat /tmp/tmp.txt
我要成为优先的程序员
父进程：我要成为优先的程序员
我要成为优先的程序员
子进程：我也要成为优先的程序员这里发现：“我要成为优先的程序员” 写了 2 行，看代码本来是要写入 3 行，造成这种原因是因为文件的缓冲区，在fork之前往文件里写内容，这一行并没有真正的写到文件里面去，它在缓冲区里，也就是在内存里，下面在fork的时候，复制进程的数据空间，包括了文件缓冲区，所以父进程有，子进程中也有，最后在关闭文件的时候，都把各自的缓冲区内容写入到文件；我们可以在fork之前先把文件内容刷到硬盘
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
FILE *fp = fopen("/tmp/tmp.txt", "w+");
fprintf(fp, "我要成为优先的程序员\n");
fflush(fp);
int pid = fork();
printf("pid=%d\n", pid);
if (pid == 0)
{
fprintf(fp, "子进程：我也要成为优先的程序员\n");
printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid());
}
if (pid > 0)
{
printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid());
fprintf(fp, "父进程：我要成为优先的程序员\n");
}
fclose(fp);
}bash
[root@VM-16-4-centos src]# gcc -o book book.c
[root@VM-16-4-centos src]# ./book
pid=15477
这是父进程15476, 将执行父进程的任务
pid=0
这是子进程15477，将执行子进程的任务
[root@VM-16-4-centos src]# cat /tmp/tmp.txt
我要成为优先的程序员
父进程：我要成为优先的程序员
子进程：我也要成为优先的程序员注意：下面 2 行内容输出的顺序是不确定的，取决于操作系统使用的算法
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
FILE *fp = fopen("/tmp/tmp.txt", "w+");
fprintf(fp, "我要成为优先的程序员\n");
fflush(fp);
int pid = fork();
printf("pid=%d\n", pid);
if (pid == 0)
{
// 子进程中关闭文件，子进程就写不进去
fclose(fp);
fprintf(fp, "子进程：我也要成为优先的程序员\n");
printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid());
}
if (pid > 0)
{
// 父进程依然可以写
printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid());
fprintf(fp, "父进程：我要成为优先的程序员\n");
fprintf(fp, "父进程：我要成为优先的程序员\n");
fprintf(fp, "父进程：我要成为优先的程序员\n");
fclose(fp);
}
}如果在子进程中关闭文件，父进程中有几率第一行是写不了的，但是后面的肯定是可以继续写入文件的。
孤儿进程和僵尸进程
如果父进程先退出，子进程就会成为孤儿进程
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int pid = fork();
if (pid == 0)
{
printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid());
sleep(10);
}
if (pid > 0)
{
printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid());
sleep(5);
}
}bash
[root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book
root 26311 7437 0 17:15 pts/0 00:00:00 ./book
root 26312 26311 0 17:15 pts/0 00:00:00 ./book
root 26317 19449 0 17:15 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book
[root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book
root 26311 7437 0 17:15 pts/0 00:00:00 ./book
root 26312 26311 0 17:15 pts/0 00:00:00 ./book
root 26322 19449 0 17:15 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book
[root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book
root 26311 7437 0 17:15 pts/0 00:00:00 ./book
root 26312 26311 0 17:15 pts/0 00:00:00 ./book
root 26329 19449 0 17:15 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book
[root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book
root 26311 7437 0 17:15 pts/0 00:00:00 ./book
root 26312 26311 0 17:15 pts/0 00:00:00 ./book
root 26331 19449 0 17:15 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book
[root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book
root 26312 1 0 17:15 pts/0 00:00:00 ./book
root 26363 19449 0 17:15 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book5 秒后，父进程退出，子进程由 1 号进程收养。最终完成状态收集。
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int pid = fork();
if (pid == 0)
{
printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid());
sleep(5);
}
if (pid > 0)
{
printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid());
sleep(10);
}
}bash
[root@VM-16-4-centos src]# gcc -o book book.c
[root@VM-16-4-centos src]# ./book
这是父进程19828, 将执行父进程的任务
这是子进程19829，将执行子进程的任务查看进程的状态演变
bash
[root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book
root 19828 7437 0 16:53 pts/0 00:00:00 ./book
root 19829 19828 0 16:53 pts/0 00:00:00 ./book
root 19838 19449 0 16:53 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book
[root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book
root 19828 7437 0 16:53 pts/0 00:00:00 ./book
root 19829 19828 0 16:53 pts/0 00:00:00 [book] <defunct>
root 19881 19449 0 16:54 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book
[root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book
root 19883 19449 0 16:54 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book如果出现[book] <defunct>这种，就代表了子进程已经变成了僵尸进程，最后父进程退出之后，僵尸进程也会随之消失。
僵尸进程
如果子进程先退出，内核向父进程发送
SIGHILD信号，如果父进程不处理这个信号，子进程就会变成僵尸进程。但是在父进程退出之后，僵尸进程也会消失。
如果子进程在父进程之前终止，内核为每个字进程保留了一个数据结构，包括进程编号、终止状态和使用 CPU 的时间等。父进程如果处理了子进程退出的信息，内核就会释放这个数据结构，如果父进程没有处理这个子进程退出的信息，内核就不会释放这个数据结构，子进程进程编号就会一直被占用，但是系统可用的进程号是有限的，如果大量的产生僵尸进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程，这就是僵尸进程的危害。
解决僵尸进程的办法:
- 在父进程中忽略
SIGHILD这个信号
c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <signal.h>
int main()
{
signal(SIGCHILD, SIG_IGN);
int pid = fork();
if (pid == 0)
{
printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid());
sleep(5);
}
if (pid > 0)
{
printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid());
sleep(10);
}
}这样使用ps -ef查看之后就不会出现僵尸进程的显示内容。
在父进程中增加等待子进程退出的代码
c#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> int main() { int pid = fork(); if (pid == 0) { printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid()); sleep(5); } if (pid > 0) { printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid()); int sts; wait(&sts); sleep(10); } }bash[root@VM-16-4-centos ~]# gcc -o book book.c [root@VM-16-4-centos ~]# ./book 这是父进程21291, 将执行父进程的任务 这是子进程21292，将执行子进程的任务这样也不会产生僵尸进程，但是这样使用
wait，会在这里等待子进程结束，会阻塞住。设置子进程的信号处理函数
c#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> void func(int sig) { int sts; wait(&sts); } int main() { signal(SIGCHLD, func); int pid = fork(); if (pid == 0) { printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid()); sleep(5); } if (pid > 0) { printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid()); sleep(10); } }bash[root@VM-16-4-centos src]# ./book 这是父进程22393, 将执行父进程的任务 这是子进程22394，将执行子进程的任务 [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 22862 7437 0 17:04 pts/0 00:00:00 ./book root 22863 22862 0 17:04 pts/0 00:00:00 ./book root 22900 19449 0 17:04 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 22862 7437 0 17:04 pts/0 00:00:00 ./book root 22863 22862 0 17:04 pts/0 00:00:00 ./book root 22903 19449 0 17:04 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 22862 7437 0 17:04 pts/0 00:00:00 ./book root 22863 22862 0 17:04 pts/0 00:00:00 ./book root 22905 19449 0 17:04 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 22912 19449 0 17:04 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 22914 19449 0 17:04 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book这样发现 5 秒后 2 个进程都结束了，子进程 5 秒后结束，内核给父进程发送一个信号，信号是软中断信号，会中断父进程的
sleep函数的调用，进入到func函数之后，程序就退出了c#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <unistd.h> #include <signal.h> #include <sys/types.h> #include <sys/wait.h> void func(int sig) { int sts; wait(&sts); } int main() { signal(SIGCHLD, func); int pid = fork(); if (pid == 0) { printf("这是子进程%d，将执行子进程的任务\n", getpid()); sleep(5); } if (pid > 0) { printf("这是父进程%d, 将执行父进程的任务\n", getpid()); sleep(10); // 再等待 10 秒 sleep(10); } }bash[root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 23921 7437 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23922 23921 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23925 19449 0 17:07 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 23921 7437 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23922 23921 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23927 19449 0 17:07 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 23921 7437 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23922 23921 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23931 19449 0 17:07 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 23921 7437 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23922 23921 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23935 19449 0 17:07 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 23921 7437 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23922 23921 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23942 19449 0 17:07 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 23921 7437 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23944 19449 0 17:07 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book [root@VM-16-4-centos ~]# ps -ef | grep book root 23921 7437 0 17:07 pts/0 00:00:00 ./book root 23946 19449 0 17:07 pts/1 00:00:00 grep --color=auto book如果父进程先退出，子进程就会成为孤儿进程，将被 1 号进程进行收养，由 1 号进程对他们进行完成状态收集工作
如果子进程先退出，内核向父进程发送
SIGCHLD信号，如果父进程不处理这个信号，子进程会成为僵尸进程。