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Linux-Process

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1 如何创建进程

两个系统调用（这是Linux创建进程的唯一途径）

  1. fork：以当前进程作为原型进行复制，几乎包含进程的所有相关信息，包括代码和数据
  2. exec：将当前进程空间的数据完全替换为另一个进程的数据

Linux提供了一系列的机制和策略

  1. 机制就是原子操作，所有Linux支持的系统调用都可以理解为一种机制
  2. 策略是将这些机制进行组合达到最终的目的，在Linux中创建进程的策略就是通过fork+exec

2 进程父子关系

父进程可以通过fork+exec来创建子进程，例如进程A创建了进程B，那么此时进程B的父进程就是进程A

那么当进程A退出之后，进程B的父进程该如何变化呢？

情景1

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# 通过shell执行一个后台进程
tail -f /dev/null &
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
127775
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 查看这个tail进程的信息
ps -f --pid 127775
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root     127775 126213  0 16:28 pts/0    00:00:00 tail -f /dev/null
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 查看父进程的信息
ps -f --pid 126213
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root     126213 125787  0 16:28 pts/0    00:00:00 -bash
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 我们发现，此时tail进程的父进程就是shell本身（-bash进程）
# 此时我们退出终端
exit

# 再次登录，并查看tail进程
ps -f --pid 127775
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root     127775      1  0 16:28 ?        00:00:00 tail -f /dev/null
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 此时发现，tail进程仍然存在，但是它的父进程变成了1

情景2

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# 通过shell执行一个后台进程
tail -f /dev/null &
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
62925
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 查看这个tail进程的信息
ps -f --pid 62925
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root      62925  23709  0 16:37 pts/1    00:00:00 tail -f /dev/null
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 查看父进程的信息
ps -f --pid 23709
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root      23709  23636  0 16:32 pts/1    00:00:00 -bash
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 我们发现，此时tail进程的父进程就是shell本身（-bash进程）
# 此时我们通过sighup停止shell
kill -sighup 23709

# 再次登录，并查看tail进程
ps -f --pid 62925
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 此时发现，tail进程已经退出了

情景3

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# 通过shell执行一个后台进程，且使用nohup
nohup tail -f /dev/null &
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
84964
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 查看这个tail进程的信息
ps -f --pid 84964
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root      84964  78471  0 16:40 pts/0    00:00:00 tail -f /dev/null
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 查看父进程的信息
ps -f --pid 78471
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root      78471  78213  0 16:40 pts/0    00:00:00 -bash
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 我们发现，此时tail进程的父进程就是shell本身（-bash进程）
# 此时我们通过sighup停止shell
kill -sighup 78471

# 再次登录，并查看tail进程
ps -f --pid 84964
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root      84964      1  0 16:40 ?        00:00:00 tail -f /dev/null
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 此时发现，tail进程仍然存在，但是它的父进程变成了1

情景4

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# 编写脚本
cat > tail1.sh << 'EOF'
#!/bin/sh

tail -f /dev/null &
EOF

chmod a+x tail1.sh

# 执行脚本
./tail1.sh

# 查看这个tail进程的信息
ps -ef | grep 'tail -f'
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
root      31417      1  0 16:52 pts/0    00:00:00 tail -f /dev/null
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 发现tail进程的进程id是31417，其父进程的进程id是1

情景5

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# 编写脚本
cat > tail2.sh << 'EOF'
#!/bin/sh

tail -f /dev/null &

sleep 60
EOF

chmod a+x tail2.sh

# 执行脚本
./tail2.sh

# 1分钟内，在另一个终端中，查看这个tail进程的信息
ps -ef | grep 'tail -f'
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
root      67472  67471  0 16:57 pts/0    00:00:00 tail -f /dev/null
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 发现tail进程的进程id是67472，其父进程的进程id是67471
# 在另一个终端中，查看父进程的信息
ps -f --pid 67471
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root      67471  91584  0 16:57 pts/0    00:00:00 /bin/sh ./tail2.sh
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 过一分钟之后，在另一个终端中，再次查看tail进程
ps -f --pid 67472
#-------------------------↓↓↓↓↓↓-------------------------
UID         PID   PPID  C STIME TTY          TIME CMD
root      67472      1  0 16:57 pts/0    00:00:00 tail -f /dev/null
#-------------------------↑↑↑↑↑↑-------------------------

# 此时，tail进程仍然存在，父进程变成了1

总结：

  1. 通过情景1和情景2的对比，我们可以发现，只有当父进程（在这里就是bash进程）收到了hup信号时，才会终止所有子进程
  2. 通过情景2和情景3的对比，我们可以发现，当使用nohup时，即便bash收到了hup信号，也不会杀死该nohup的子进程
  3. 通过情景4和情景5的对比，我们可以发现，在shell中执行脚本，其实是用#!/bin/sh指定的shell来执行对应的脚本，脚本中进程的父进程就是/bin/sh这个shell，且退出后没有收到hup信号时，不会杀死子进程
  4. 子进程的父进程终止后，子进程的父进程会变为1
  • 在shell（这里就是bash）中执行命令，其简单过程如下：
    1. bash进程收到标准输入
    2. bash进程通过执行fork+exec两次系统调用来启动子进程
    3. bash编写了一套信号处理函数，当收到了hup信号时，会终止对应的子进程
  • nohup command args...这个命令执行过程如下
    1. bash进程收到输入nohup command args...，通过系统调用fork+exec启动子进程nohup
    2. nohup进程收到入参command args...，首先注册hup信号的处理方法（该方法会忽略hup信号），然后通过系统调用fork+exec启动子进程command
    3. 当bash收到hup信号时，会将hup信号传递给子进程，而此时由于子进程已经注册了特殊的hup信号处理方法，于是将hup信号忽略，子进程得以存活

3 进程、进程组、会话、终端、tty、作业、前台、后台

3.1 终端（terminal）

终端（termimal）= tty（Teletypewriter，电传打印机），作用是提供一个命令的输入输出环境，在linux下使用组合键ctrl+alt+T打开的就是终端，可以认为terminal和tty是同义词

3.2 shell

shell是一个命令行解释器，是linux内核的一个外壳,负责外界与linux内核的交互。shell接收用户或者其他应用程序的命令, 然后将这些命令转化成内核能理解的语言并传给内核，内核执行命令完成后将结果返回给用户或者应用程序。当你打开一个terminal时，操作系统会将terminal和shell关联起来，当我们在terminal中输入命令后，shell就负责解释命令

3.3 console

在计算机发展的早期，计算机的外表上通常会存在一个面板，面板包含很多按钮和指示灯，可以通过面板来对计算机进行底层的管理，也可以通过指示灯来得知计算机的运行状态，这个面板就叫console。在现代计算机上，在电脑开机时（比如ubuntu）屏幕上会打印出一些日志信息，但在系统启动完成之前，terminal不能连接到主机上，所以为了记录主机的重要日志（比如开关机日志，重要应用程序的日志），系统中就多了一个名为console的设备，这些日志信息就是显示在console上。一台电脑有且只有一个console，但可以有多个terminal。举个例子，电视机上的某个区域一般都会有一些按钮，比如开机，调音量等，这个区域就可以当做console，且这个区域在电视上只有一个，遥控器就可以类比成terminal，terminal可以有多个

3.4 bash

linux系统上可以包含多种不同的shell（可以使用命令cat /etc/shells查看），比较常见的有Bourne shell(sh)、C shell (csh)和Korn shell(ksh)，三种shell都有它们的优点和缺点。Bourne shell的作者是Steven Bourne，它是UNIX最初使用的shell并且在每种UNIX上都可以使用。bash的全称叫做Bourne Again shell，从名字上可以看出bash是Bourne shell的扩展，bash与Bourne shell完全向后兼容，并且在Bourne shell的基础上增加和增强了很多特性，如命令补全、命令编辑和命令历史表等功能，它还包含了很多C shell和Korn shell中的优点，有灵活和强大的编程接口，同时又有很友好的用户界面。总而言之，bash是shell的一种，是增强的shell

4 参考