Linux程序設計入門--進程介紹
Linux下進程的創建
前言:
這篇文章是用來介紹在Linux下和進程相關的各個概念.我們將會學到:
進程的概念
進程的身份
進程的創建
守護進程的創建
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1。進程的概念
Linux操作系統是面向多用戶的.在同一時間可以有許多用戶向操作系統發出各種命
令.那麼操作系統是怎麼實現多用戶的環境呢? 在現代的操作系統裡面,都有程序和進程
的概念.那麼什麼是程序,什麼是進程呢? 通俗的講程序是一個包含可以執行代碼的文件
,是一個靜態的文件.而進程是一個開始執行但是還沒有結束的程序的實例.就是可執行文
件的具體實現. 一個程序可能有許多進程,而每一個進程又可以有許多子進程.依次循環
下去,而產生子孫進程. 當程序被系統調用到內存以後,系統會給程序分配一定的資源(內
存,設備等等)然後進行一系列的復雜操作,使程序變成進程以供系統調用.在系統裡面只
有進程沒有程序,為了區分各個不同的進程,系統給每一個進程分配了一個ID(就象我們的
身份證)以便識別. 為了充分的利用資源,系統還對進程區分了不同的狀態.將進程分為新
建,運行,阻塞,就緒和完成五個狀態. 新建表示進程正在被創建,運行是進程正在運行,阻
塞是進程正在等待某一個事件發生,就緒是表示系統正在等待CPU來執行命令,而完成表示
進程已經結束了系統正在回收資源. 關於進程五個狀態的詳細解說我們可以看《操作系
統》上面有詳細的解說。
2。進程的標志
上面我們知道了進程都有一個ID,那麼我們怎麼得到進程的ID呢?系統調用getpid可
以得到進程的ID,而getppid可以得到父進程(創建調用該函數進程的進程)的ID.
#include <unistd>
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
進程是為程序服務的,而程序是為了用戶服務的.系統為了找到進程的用戶名,還為進程和
用戶建立聯系.這個用戶稱為進程的所有者.相應的每一個用戶也有一個用戶ID.通過系統
調用getuid可以得到進程的所有者的ID.由於進程要用到一些資源,而Linux對系統資源是
進行保護的,為了獲取一定資源進程還有一個有效用戶ID.這個ID和系統的資源使用有關
,涉及到進程的許可權. 通過系統調用geteuid我們可以得到進程的有效用戶ID. 和用戶ID
相對應進程還有一個組ID和有效組ID系統調用getgid和getegid可以分別得到組ID和有效
組ID
#include <unistd>
#include <sys/types.h>
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
git_t getegid(void);
有時候我們還會對用戶的其他信息感興趣(登錄名等等),這個時候我們可以調用getpwui
d來得到.
struct passwd {
char *pw_name; /* 登錄名稱 */
char *pw_passwd; /* 登錄口令 */
uid_t pw_uid; /* 用戶ID */
gid_t pw_gid; /* 用戶組ID */
char *pw_gecos; /* 用戶的真名 */
char *pw_dir; /* 用戶的目錄 */
char *pw_shell; /* 用戶的SHELL */
};
#include <pwd.h>
#include <sys/types.h>
struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
下面我們學習一個實例來實踐一下上面我們所學習的幾個函數:
#include <unistd.h>
#include <pwd.h>
#include <sys/types.h>
#include <stdio.h>
int main(int argc,char **argv)
{
pid_t my_pid,parent_pid;
uid_t my_uid,my_euid;
gid_t my_gid,my_egid;
struct passwd *my_info;
my_pid=getpid();
parent_pid=getppid();
my_uid=getuid();
my_euid=geteuid();
my_gid=getgid();
my_egid=getegid();
my_info=getpwuid(my_uid);
printf("Process ID:%ld/n",my_pid);
printf("Parent ID:%ld/n",parent_pid);
printf("User ID:%ld/n",my_uid);
printf("Effective User ID:%ld/n",my_euid);
printf("Group ID:%ld/n",my_gid);
printf("Effective Group ID:%ld/n",my_egid):
if(my_info)
{
printf("My Login Name:%s/n" ,my_info->pw_name);
printf("My Password :%s/n" ,my_info->pw_passwd);
printf("My User ID :%ld/n",my_info->pw_uid);
printf("My Group ID :%ld/n",my_info->pw_gid);
printf("My Real Name:%s/n" ,my_info->pw_gecos);
printf("My Home Dir :%s/n", my_info->pw_dir);
printf("My Work Shell:%s/n", my_info->pw_shell);
}
}
3。進程的創建
創建一個進程的系統調用很簡單.我們只要調用fork函數就可以了.
#include <unistd.h>
pid_t fork();
當一個進程調用了fork以後,系統會創建一個子進程.這個子進程和父進程不同的地方只
有他的進程ID和父進程ID,其他的都是一樣.就象符進程克隆(clone)自己一樣.當然創建
兩個一模一樣的進程是沒有意義的.為了區分父進程和子進程,我們必須跟蹤fork的返回
值. 當fork掉用失敗的時候(內存不足或者是用戶的最大進程數已到)fork返回-1,否則f
ork的返回值有重要的作用.對於父進程fork返回子進程的ID,而對於fork子進程返回0.我
們就是根據這個返回值來區分父子進程的. 父進程為什麼要創建子進程呢?前面我們已經
說過了Linux是一個多用戶操作系統,在同一時間會有許多的用戶在爭奪系統的資源.有時
進程為了早一點完成任務就創建子進程來爭奪資源. 一旦子進程被創建,父子進程一起從
fork處繼續執行,相互競爭系統的資源.有時候我們希望子進程繼續執行,而父進程阻塞直
到子進程完成任務.這個時候我們可以調用wait或者waitpid系統調用.
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *stat_loc);
pid_t waitpid(pid_t pid,int *stat_loc,int options);
wait系統調用會使父進程阻塞直到一個子進程結束或者是父進程接受到了一個信號.如果
沒有父進程沒有子進程或者他的子進程已經結束了wait回立即返回.成功時(因一個子進
程結束)wait將返回子進程的ID,否則返回-1,並設置全局變數errno.stat_loc是子進程的
退出狀態.子進程調用exit,_exit 或者是return來設置這個值. 為了得到這個值Linux定
義了幾個宏來測試這個返回值.
WIFEXITED:判斷子進程退出值是非0
WEXITSTATUS:判斷子進程的退出值(當子進程退出時非0).
WIFSIGNALED:子進程由於有沒有獲得的信號而退出.
WTERMSIG:子進程沒有獲得的信號號(在WIFSIGNALED為真時才有意義).
waitpid等待指定的子進程直到子進程返回.如果pid為正值則等待指定的進程(pid).如果
為0則等待任何一個組ID和調用者的組ID相同的進程.為-1時等同於wait調用.小於-1時等
待任何一個組ID等於pid絕對值的進程. stat_loc和wait的意義一樣. options可以決定
父進程的狀態.可以取兩個值 WNOHANG:父進程立即返回當沒有子進程存在時. WUNTACHE
D:當子進程結束時waitpid返回,但是子進程的退出狀態不可得到.
父進程創建子進程後,子進程一般要執行不同的程序.為了調用系統程序,我們可以使用系
統調用exec族調用.exec族調用有著5個函數.
#include <unistd.h>
int execl(const char *path,const char *arg,...);
int execlp(const char *file,const char *arg,...);
int execle(const char *path,const char *arg,...);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execvp(const char *file,char *const argv[]):
exec族調用可以執行給定程序.關於exec族調用的詳細解說可以參考系統手冊(man exec
l). 下面我們來學習一個實例.注意編譯的時候要加 -lm以便連接數學函數庫.
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <math.h>
void main(void)
{
pid_t child;
int status;
printf("This will demostrate how to get child status/n");
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error :%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child==0)
{
int i;
printf("I am the child:%ld/n",getpid());
for(i=0;i<1000000;i++) sin(i);
i=5;
printf("I exit with %d/n",i);
exit(i);
}
while(((child=wait(&status))==-1)&(errno==EINTR));
if(child==-1)
printf("Wait Error:%s/n",strerror(errno));
else if(!status)
printf("Child %ld terminated normally return status is zero/n",
child);
else if(WIFEXITED(status))
printf("Child %ld terminated normally return status is %d/n",
child,WEXITSTATUS(status));
else if(WIFSIGNALED(status))
printf("Child %ld terminated e to signal %d znot caught/n",
child,WTERMSIG(status));
}
strerror函數會返回一個指定的錯誤號的錯誤信息的字元串.
4。守護進程的創建
如果你在DOS時代編寫過程序,那麼你也許知道在DOS下為了編寫一個常駐內存的程序
我們要編寫多少代碼了.相反如果在Linux下編寫一個"常駐內存"的程序卻是很容易的.我
們只要幾行代碼就可以做到. 實際上由於Linux是多任務操作系統,我們就是不編寫代碼
也可以把一個程序放到後台去執行的.我們只要在命令後面加上&符號SHELL就會把我們的
程序放到後台去運行的. 這里我們"開發"一個後台檢查郵件的程序.這個程序每個一個指
定的時間回去檢查我們的郵箱,如果發現我們有郵件了,會不斷的報警(通過機箱上的小喇
叭來發出聲音). 後面有這個函數的加強版本加強版本
後台進程的創建思想: 首先父進程創建一個子進程.然後子進程殺死父進程(是不是很無
情?). 信號處理所有的工作由子進程來處理.
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
/* Linux 的默任個人的郵箱地址是 /var/spool/mail/用戶的登錄名 */
#define MAIL "/var/spool/mail/hoyt"
/* 睡眠10秒鍾 */
#define SLEEP_TIME 10
main(void)
{
pid_t child;
if((child=fork())==-1)
{
printf("Fork Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
else if(child>0)
while(1);
if(kill(getppid(),SIGTERM)==-1)
{
printf("Kill Parent Error:%s/n",strerror(errno));
exit(1);
}
{
int mailfd;
while(1)
{
if((mailfd=open(MAIL,O_RDONLY))!=-1)
{
fprintf(stderr,"%s","7");
close(mailfd);
}
sleep(SLEEP_TIME);
}
}
}
你可以在默認的路徑下創建你的郵箱文件,然後測試一下這個程序.當然這個程序還有很
多地方要改善的.我們後面會對這個小程序改善的,再看我的改善之前你可以嘗試自己改
善一下.比如讓用戶指定郵相的路徑和睡眠時間等等.相信自己可以做到的.動手吧,勇敢
的探險者.
好了進程一節的內容我們就先學到這里了.進程是一個非常重要的概念,許多的程序都會
用子進程.創建一個子進程是每一個程序員的基本要求!
② Linux簡單題
1.Linux的特點：符合POSIX 1003.1標准、支持多用戶訪問和多任務編程、採用頁式存儲管理、支持動態鏈接、支持多種文件系統、支持TCP/IP、SLIP和PPP，還有其獨有的CT6itug
2.直接運行具有執行許可權的腳本或者用shell解釋器執行
3.
0：關機狀態，使用該級別將會關閉主機
1：單用戶模式，不需驗證密碼即可登錄系統，多用於系統維護
2：字元界面的多用戶模式，不支持網路
3：字元界面的完整多用戶模式，大多數伺服器主機運行在此級別
4：未分配
5：圖形界面的多用戶模式，提供了圖形桌面環境
6：重新啟動
③ 什麼是LINUX內核編程
真佩服樓上的2位對「內核編程」的理解力！
簡單說，Linux內核編程就是開發Linux驅動程序，學會內核編程後，將會對操作系統的內部機制和工作原理有充分了解，可以從事硬體驅動開發、嵌入式系統開發等。內核編程的語言仍是傳統的C語言，但其編寫方法和調用介面與傳統應用程序的差別較大，你必須了解如何處理中斷、如何在內核態和用戶態之間轉換、PCI、DMA、內核地址映射、內核I/O等，這不是《UNIX高級編程》所涉及的內容，可以找一本專門講Linux驅動編程的書看看，或在網上搜尋相關資料（關鍵詞：Linux DDK）。不過先提醒一句，學習內核編程的難度很大，必須做好長期心理准備
④ linux系統的特點是什麼
Linux系統在短短的幾年之內就得到了非常迅猛的發展，
這與Linux系統的良好特性是分不開的。Linux系統包含了UNIX系統的全部功能和特性，簡單地說，
Linux系統具有以下主要特性。
一．開放性
是指系統遵循世界標准規范，特別是遵循開放系統互連（OSI）國際標准。凡遵循國際標准所開發的硬體和軟體，都能彼此兼容，可方便地實現互連。
二．多用戶
是指系統資源可以被不同用戶使用，每個用戶對自己的資源（例如：文件、設備）有特定的許可權，互不影響。Linux和Unix都具有多用戶的特性。
三．多任務
是現代計算機的最主要的一個特點。它是指計算機同時執行多個程序，而且各個程序的運行互相獨立。Linux系統調度每一個進程平等地訪問微處理器。由於CPU的處理速度非常快，其結果是，啟動的應用程序看起來好像在並行運行。事實上，從處理器執行一個應用程序中的一組指令到Linux調度微處理器再次運行這個程序之間只有很短的時間延遲，用戶是感覺不出來的。
四．良好的用戶界面
Linux向用戶提供了兩種界面：用戶界面和系統調用。Linux的傳統用戶界面是基於文本的命令行界面，即shell，它既可以聯機使用，又可存在文件上離線使用。shell有很強的程序設計能力，用戶可方便地用它編製程序，從而為用戶擴充系統功能提供了更高級的手段。可編程Shell是指將多條命令組合在一起，形成一個Shell程序，這個程序可以單獨運行，也可以與其他程序同時運行。 系統調用給用戶提供編程時使用的界面。用戶可以在編程時直接使用系統提供的系統調用命令。系統通過這個界面為用戶程序提供低級、高效率的服務。Linux還為用戶提供了圖形用戶界面。它利用滑鼠、菜單、窗口、滾動條等設施，給用戶呈現一個直觀、易操作、交互性強的友好的圖形化界面。
五．設備獨立性
設備獨立性是指操作系統把所有外部設備統一當作成文件來看待，只要安裝它們的驅動程序，任何用戶都可以象使用文件一樣，操縱、使用這些設備，而不必知道它們的具體存在形式。 具有設備獨立性的操作系統，通過把每一個外圍設備看作一個獨立文件來簡化增
⑤ linux培訓學的是什麼內容
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⑥ 在linux系統中多用戶,多任務,多平台的具體含義
多用戶多個用戶同時登錄，windowxp默人只能一個人登錄系統，2003加上遠程桌面2個最多有三個同時登錄系統，
多任務,同時執行不同用戶和任務，
多平台指的Linux可以運行在多種硬體平台上，如具有x86、680x0、SPARC、Alpha等處理器的平台。
⑦ 如果想學Linux，應該怎麼學
學嵌入式Linux要先學以下幾點：
1.C語言。要有C語言的基礎，當然越熟練越好，不熟也沒關系，具備基本技能就可以：比如寫一個數組排序、輸入數字求和什麼的。C語言的學習就是多些多練。
2.Linux基礎
Linux操作系統的概念、安裝方法，詳細了解Linux下的目錄結構、基本命令、編輯器VI ,編譯器GCC，調試器GDB和 Make 項目管理工具, Shell、 Makefile腳本編寫等知識，嵌入式開發環境的搭建。
3.Linux系統編程
重點學習標准I/O庫，Linux多任務編程中的多進程和多線程，以及進程間通信(pipe、FIFO、消息隊列、共享內存、signal、信號量等)，同步與互斥對共享資源訪問控制等重要知識，主要提升對Linux應用開發的理解和代碼調試的能力。
4.Linux網路編程
計算機網路在嵌入式Linux系統應用開發過程中使用非常廣泛，通過Linux網路發展、TCP/IP協議、socket編程、TCP網路編程、UDP網路編程、Web編程開發等方面入手，全面了解Linux網路應用程序開發。重點學習網路編程相關API，熟練掌握TCP協議伺服器的編程方法和並發伺服器的實現，了解HTTP協議及其實現方法，熟悉UDP廣播、多播的原理及編程方法，掌握混合C/S架構網路通信系統的設計，熟悉HTML,Javascript等Web編程技術及實現方法。
5.數據結構與演算法
數據結構及演算法在嵌入式底層驅動、通信協議、及各種引擎開發中會得到大量應用，對其掌握的好壞直接影響程序的效率、簡潔及健壯性。此階段的學習要重點理解數據結構與演算法的基礎內容，包括順序表、鏈表、隊列、棧、樹、圖、哈希表、各種查找排序演算法等應用及其C語言實現過程。
6.Cortex A8 、Linux 平台開發
通過基於ARM Cortex-A8處理s5pv210了解晶元手冊的基本閱讀技巧，掌握s5pv210系統資源、時鍾控制器、電源管理、異常中斷控制器、nand flash控制器等模塊，為底層平台搭建做好准備。Linux平台包括內核裁減、內核移植、交叉編譯、GNU工具使用、內核調試、Bootloader介紹、製作與原理分析、根文件系統製作以及向內核中添加自己的模塊，並在s5pv210實驗平台上運行自己製作的Linux系統,集成部署Linux系統整個流程。同時了解Android操作系統開發流程。Android系統是基於Linux平台的開源操作系統，該平台由操作系統、中間件、用戶界面和應用軟體組成，是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟體，目前它的應用不再局限於移動終端，還包括數據電視、機頂盒、PDA等消費類電子產品。
7.驅動開發
驅動程序設計是嵌入式Linux開發工作中重要的一部分，也是比較困難的一部分。本階段的學習要熟悉Linux的內核機制、驅動程序與用戶級應用程序的介面，掌握系統對設備的並發操作。熟悉所開發硬體的工作原理，具備ARM硬體介面的基礎知識，熟悉ARM Cortex-A8處理器s5pv210各資源、掌握Linux設備驅動原理框架，熟悉工程中常見Linux高級字元設備、塊設備、網路設備、USB設備等驅動開發，在工作中能獨立勝任底層驅動開發。
⑧ 淺談linux 多線程編程和 windows 多線程編程的異同
linux下線程的實現，linux的線程編程有兩個庫pthread和pth,對於pthread的實現是內核方式的實現，每個線程在kernel中都有task結構與之對應，也就是說用ps命令行是可以看見多個線程，線程的調度也是由內核中的schele進行的。
再來看看Windows的多線程，Windows NT和Windows95是一個搶先型多任務、多線程操作系統。因為它使用搶先型的多任務，所以它擁有與UNIX同樣平滑的處理和進程獨立。多線程就更進一步。一個獨立的程序默認是使用一個線程，不過它可以將自己分解為幾個獨立的線程來執行，例如，其中的一個線程可以發送一個文件到列印機，而另一個可以響應用戶的輸入。這個簡單的程序設計修改可以明顯減少用戶等待的時間，讓用戶無需擔心長時間的計算、重繪屏幕、文件讀寫等帶來的不便。
多線程還可以讓你從許多高端的多處理器NT機器中得到好處。例如，你購買了一個高級的RISC機器，可以使用多達10個CPU晶元，但在開始的時候你只購買了一個CPU。你寫了一個簡單的Mandelbrot set程序，你發現需要15秒的時間來重新繪制Mandelbrot set的畫面。
那麼，Windows平台的線程和類Unix平台（包括Linux）的進程的區別是什麼呢？
熟悉WIN32編程的人一定知道，WIN32的進程管理方式與UNIX上有著很大區別，在UNIX里，只有進程的概念，但在WIN32里卻還有一個「線程」的概念，那麼UNIX和WIN32在這里究竟有著什麼區別呢？
UNIX里的fork是七十年代UNIX早期的開發者經過長期在理論和實踐上的艱苦探索後取得的成果，一方面，它使操作系統在進程管理上付出了最小的代價，另一方面，又為程序員提供了一個簡潔明了的多進程方法。
WIN32里的進程/線程是繼承自OS/2的。在WIN32里，「進程」是指一個程序，而「線程」是一個「進程」里的一個執行「線索」。從核心上講，WIN32的多進程與UNIX並無多大的區別，在WIN32里的線程才相當於UNIX的進程，是一個實際正在執行的代碼。但是，WIN32里同一個進程里各個線程之間是共享數據段的。這才是與UNIX的進程最大的不同。
對於多任務系統，共享數據區是必要的，但也是一個容易引起混亂的問題，在WIN32下，一個程序員很容易忘記線程之間的數據是共享的這一情況，一個線程修改過一個變數後，另一個線程卻又修改了它，結果引起程序出問題。但在UNIX下，由於變數本來並不共享，而由程序員來顯式地指定要共享的數據，使程序變得更清晰與安全。