Linux程序设计入门--进程介绍
Linux下进程的创建
前言:
这篇文章是用来介绍在Linux下和进程相关的各个概念.我们将会学到:
进程的概念
进程的身份
进程的创建
守护进程的创建
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1。进程的概念
Linux操作系统是面向多用户的.在同一时间可以有许多用户向操作系统发出各种命
令.那么操作系统是怎么实现多用户的环境呢? 在现代的操作系统里面,都有程序和进程
的概念.那么什么是程序,什么是进程呢? 通俗的讲程序是一个包含可以执行代码的文件
,是一个静态的文件.而进程是一个开始执行但是还没有结束的程序的实例.就是可执行文
件的具体实现. 一个程序可能有许多进程,而每一个进程又可以有许多子进程.依次循环
下去,而产生子孙进程. 当程序被系统调用到内存以后,系统会给程序分配一定的资源(内
存,设备等等)然后进行一系列的复杂操作,使程序变成进程以供系统调用.在系统里面只
有进程没有程序,为了区分各个不同的进程,系统给每一个进程分配了一个ID(就象我们的
身份证)以便识别. 为了充分的利用资源,系统还对进程区分了不同的状态.将进程分为新
建,运行,阻塞,就绪和完成五个状态. 新建表示进程正在被创建,运行是进程正在运行,阻
塞是进程正在等待某一个事件发生,就绪是表示系统正在等待CPU来执行命令,而完成表示
进程已经结束了系统正在回收资源. 关于进程五个状态的详细解说我们可以看《操作系
统》上面有详细的解说。
2。进程的标志
上面我们知道了进程都有一个ID,那么我们怎么得到进程的ID呢?系统调用getpid可
以得到进程的ID,而getppid可以得到父进程(创建调用该函数进程的进程)的ID.
#include <unistd>
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);
进程是为程序服务的,而程序是为了用户服务的.系统为了找到进程的用户名,还为进程和
用户建立联系.这个用户称为进程的所有者.相应的每一个用户也有一个用户ID.通过系统
调用getuid可以得到进程的所有者的ID.由于进程要用到一些资源,而Linux对系统资源是
进行保护的,为了获取一定资源进程还有一个有效用户ID.这个ID和系统的资源使用有关
,涉及到进程的权限. 通过系统调用geteuid我们可以得到进程的有效用户ID. 和用户ID
相对应进程还有一个组ID和有效组ID系统调用getgid和getegid可以分别得到组ID和有效
组ID
#include <unistd>
#include <sys/types.h>
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);
gid_t getgid(void);
git_t getegid(void);
有时候我们还会对用户的其他信息感兴趣(登录名等等),这个时候我们可以调用getpwui
d来得到.
struct passwd {
char *pw_name; /* 登录名称 */
char *pw_passwd; /* 登录口令 */
uid_t pw_uid; /* 用户ID */
gid_t pw_gid; /* 用户组ID */
char *pw_gecos; /* 用户的真名 */
char *pw_dir; /* 用户的目录 */
char *pw_shell; /* 用户的SHELL */
};
#include <pwd.h>
#include <sys/types.h>
struct passwd *getpwuid(uid_t uid);
下面我们学习一个实例来实践一下上面我们所学习的几个函数:
#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。进程的创建
创建一个进程的系统调用很简单.我们只要调用fork函数就可以了.
#include <unistd.h>
pid_t fork();
当一个进程调用了fork以后,系统会创建一个子进程.这个子进程和父进程不同的地方只
有他的进程ID和父进程ID,其他的都是一样.就象符进程克隆(clone)自己一样.当然创建
两个一模一样的进程是没有意义的.为了区分父进程和子进程,我们必须跟踪fork的返回
值. 当fork掉用失败的时候(内存不足或者是用户的最大进程数已到)fork返回-1,否则f
ork的返回值有重要的作用.对于父进程fork返回子进程的ID,而对于fork子进程返回0.我
们就是根据这个返回值来区分父子进程的. 父进程为什么要创建子进程呢?前面我们已经
说过了Linux是一个多用户操作系统,在同一时间会有许多的用户在争夺系统的资源.有时
进程为了早一点完成任务就创建子进程来争夺资源. 一旦子进程被创建,父子进程一起从
fork处继续执行,相互竞争系统的资源.有时候我们希望子进程继续执行,而父进程阻塞直
到子进程完成任务.这个时候我们可以调用wait或者waitpid系统调用.
#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系统调用会使父进程阻塞直到一个子进程结束或者是父进程接受到了一个信号.如果
没有父进程没有子进程或者他的子进程已经结束了wait回立即返回.成功时(因一个子进
程结束)wait将返回子进程的ID,否则返回-1,并设置全局变量errno.stat_loc是子进程的
退出状态.子进程调用exit,_exit 或者是return来设置这个值. 为了得到这个值Linux定
义了几个宏来测试这个返回值.
WIFEXITED:判断子进程退出值是非0
WEXITSTATUS:判断子进程的退出值(当子进程退出时非0).
WIFSIGNALED:子进程由于有没有获得的信号而退出.
WTERMSIG:子进程没有获得的信号号(在WIFSIGNALED为真时才有意义).
waitpid等待指定的子进程直到子进程返回.如果pid为正值则等待指定的进程(pid).如果
为0则等待任何一个组ID和调用者的组ID相同的进程.为-1时等同于wait调用.小于-1时等
待任何一个组ID等于pid绝对值的进程. stat_loc和wait的意义一样. options可以决定
父进程的状态.可以取两个值 WNOHANG:父进程立即返回当没有子进程存在时. WUNTACHE
D:当子进程结束时waitpid返回,但是子进程的退出状态不可得到.
父进程创建子进程后,子进程一般要执行不同的程序.为了调用系统程序,我们可以使用系
统调用exec族调用.exec族调用有着5个函数.
#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族调用可以执行给定程序.关于exec族调用的详细解说可以参考系统手册(man exec
l). 下面我们来学习一个实例.注意编译的时候要加 -lm以便连接数学函数库.
#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函数会返回一个指定的错误号的错误信息的字符串.
4。守护进程的创建
如果你在DOS时代编写过程序,那么你也许知道在DOS下为了编写一个常驻内存的程序
我们要编写多少代码了.相反如果在Linux下编写一个"常驻内存"的程序却是很容易的.我
们只要几行代码就可以做到. 实际上由于Linux是多任务操作系统,我们就是不编写代码
也可以把一个程序放到后台去执行的.我们只要在命令后面加上&符号SHELL就会把我们的
程序放到后台去运行的. 这里我们"开发"一个后台检查邮件的程序.这个程序每个一个指
定的时间回去检查我们的邮箱,如果发现我们有邮件了,会不断的报警(通过机箱上的小喇
叭来发出声音). 后面有这个函数的加强版本加强版本
后台进程的创建思想: 首先父进程创建一个子进程.然后子进程杀死父进程(是不是很无
情?). 信号处理所有的工作由子进程来处理.
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <stdio.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
/* Linux 的默任个人的邮箱地址是 /var/spool/mail/用户的登录名 */
#define MAIL "/var/spool/mail/hoyt"
/* 睡眠10秒钟 */
#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);
}
}
}
你可以在默认的路径下创建你的邮箱文件,然后测试一下这个程序.当然这个程序还有很
多地方要改善的.我们后面会对这个小程序改善的,再看我的改善之前你可以尝试自己改
善一下.比如让用户指定邮相的路径和睡眠时间等等.相信自己可以做到的.动手吧,勇敢
的探险者.
好了进程一节的内容我们就先学到这里了.进程是一个非常重要的概念,许多的程序都会
用子进程.创建一个子进程是每一个程序员的基本要求!
② Linux简单题
1.Linux的特点：符合POSIX 1003.1标准、支持多用户访问和多任务编程、采用页式存储管理、支持动态链接、支持多种文件系统、支持TCP/IP、SLIP和PPP，还有其独有的CT6itug
2.直接运行具有执行权限的脚本或者用shell解释器执行
3.
0：关机状态，使用该级别将会关闭主机
1：单用户模式，不需验证密码即可登录系统，多用于系统维护
2：字符界面的多用户模式，不支持网络
3：字符界面的完整多用户模式，大多数服务器主机运行在此级别
4：未分配
5：图形界面的多用户模式，提供了图形桌面环境
6：重新启动
③ 什么是LINUX内核编程
真佩服楼上的2位对“内核编程”的理解力！
简单说，Linux内核编程就是开发Linux驱动程序，学会内核编程后，将会对操作系统的内部机制和工作原理有充分了解，可以从事硬件驱动开发、嵌入式系统开发等。内核编程的语言仍是传统的C语言，但其编写方法和调用接口与传统应用程序的差别较大，你必须了解如何处理中断、如何在内核态和用户态之间转换、PCI、DMA、内核地址映射、内核I/O等，这不是《UNIX高级编程》所涉及的内容，可以找一本专门讲Linux驱动编程的书看看，或在网上搜寻相关资料（关键词：Linux DDK）。不过先提醒一句，学习内核编程的难度很大，必须做好长期心理准备
④ linux系统的特点是什么
Linux系统在短短的几年之内就得到了非常迅猛的发展，
这与Linux系统的良好特性是分不开的。Linux系统包含了UNIX系统的全部功能和特性，简单地说，
Linux系统具有以下主要特性。
一．开放性
是指系统遵循世界标准规范，特别是遵循开放系统互连（OSI）国际标准。凡遵循国际标准所开发的硬件和软件，都能彼此兼容，可方便地实现互连。
二．多用户
是指系统资源可以被不同用户使用，每个用户对自己的资源（例如：文件、设备）有特定的权限，互不影响。Linux和Unix都具有多用户的特性。
三．多任务
是现代计算机的最主要的一个特点。它是指计算机同时执行多个程序，而且各个程序的运行互相独立。Linux系统调度每一个进程平等地访问微处理器。由于CPU的处理速度非常快，其结果是，启动的应用程序看起来好像在并行运行。事实上，从处理器执行一个应用程序中的一组指令到Linux调度微处理器再次运行这个程序之间只有很短的时间延迟，用户是感觉不出来的。
四．良好的用户界面
Linux向用户提供了两种界面：用户界面和系统调用。Linux的传统用户界面是基于文本的命令行界面，即shell，它既可以联机使用，又可存在文件上脱机使用。shell有很强的程序设计能力，用户可方便地用它编制程序，从而为用户扩充系统功能提供了更高级的手段。可编程Shell是指将多条命令组合在一起，形成一个Shell程序，这个程序可以单独运行，也可以与其他程序同时运行。 系统调用给用户提供编程时使用的界面。用户可以在编程时直接使用系统提供的系统调用命令。系统通过这个界面为用户程序提供低级、高效率的服务。Linux还为用户提供了图形用户界面。它利用鼠标、菜单、窗口、滚动条等设施，给用户呈现一个直观、易操作、交互性强的友好的图形化界面。
五．设备独立性
设备独立性是指操作系统把所有外部设备统一当作成文件来看待，只要安装它们的驱动程序，任何用户都可以象使用文件一样，操纵、使用这些设备，而不必知道它们的具体存在形式。 具有设备独立性的操作系统，通过把每一个外围设备看作一个独立文件来简化增
⑤ linux培训学的是什么内容
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⑥ 在linux系统中多用户,多任务,多平台的具体含义
多用户多个用户同时登录，windowxp默人只能一个人登录系统，2003加上远程桌面2个最多有三个同时登录系统，
多任务,同时执行不同用户和任务，
多平台指的Linux可以运行在多种硬件平台上，如具有x86、680x0、SPARC、Alpha等处理器的平台。
⑦ 如果想学Linux，应该怎么学
学嵌入式Linux要先学以下几点：
1.C语言。要有C语言的基础，当然越熟练越好，不熟也没关系，具备基本技能就可以：比如写一个数组排序、输入数字求和什么的。C语言的学习就是多些多练。
2.Linux基础
Linux操作系统的概念、安装方法，详细了解Linux下的目录结构、基本命令、编辑器VI ,编译器GCC，调试器GDB和 Make 项目管理工具, Shell、 Makefile脚本编写等知识，嵌入式开发环境的搭建。
3.Linux系统编程
重点学习标准I/O库，Linux多任务编程中的多进程和多线程，以及进程间通信(pipe、FIFO、消息队列、共享内存、signal、信号量等)，同步与互斥对共享资源访问控制等重要知识，主要提升对Linux应用开发的理解和代码调试的能力。
4.Linux网络编程
计算机网络在嵌入式Linux系统应用开发过程中使用非常广泛，通过Linux网络发展、TCP/IP协议、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等方面入手，全面了解Linux网络应用程序开发。重点学习网络编程相关API，熟练掌握TCP协议服务器的编程方法和并发服务器的实现，了解HTTP协议及其实现方法，熟悉UDP广播、多播的原理及编程方法，掌握混合C/S架构网络通信系统的设计，熟悉HTML,Javascript等Web编程技术及实现方法。
5.数据结构与算法
数据结构及算法在嵌入式底层驱动、通信协议、及各种引擎开发中会得到大量应用，对其掌握的好坏直接影响程序的效率、简洁及健壮性。此阶段的学习要重点理解数据结构与算法的基础内容，包括顺序表、链表、队列、栈、树、图、哈希表、各种查找排序算法等应用及其C语言实现过程。
6.Cortex A8 、Linux 平台开发
通过基于ARM Cortex-A8处理s5pv210了解芯片手册的基本阅读技巧，掌握s5pv210系统资源、时钟控制器、电源管理、异常中断控制器、nand flash控制器等模块，为底层平台搭建做好准备。Linux平台包括内核裁减、内核移植、交叉编译、GNU工具使用、内核调试、Bootloader介绍、制作与原理分析、根文件系统制作以及向内核中添加自己的模块，并在s5pv210实验平台上运行自己制作的Linux系统,集成部署Linux系统整个流程。同时了解Android操作系统开发流程。Android系统是基于Linux平台的开源操作系统，该平台由操作系统、中间件、用户界面和应用软件组成，是首个为移动终端打造的真正开放和完整的移动软件，目前它的应用不再局限于移动终端，还包括数据电视、机顶盒、PDA等消费类电子产品。
7.驱动开发
驱动程序设计是嵌入式Linux开发工作中重要的一部分，也是比较困难的一部分。本阶段的学习要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用户级应用程序的接口，掌握系统对设备的并发操作。熟悉所开发硬件的工作原理，具备ARM硬件接口的基础知识，熟悉ARM Cortex-A8处理器s5pv210各资源、掌握Linux设备驱动原理框架，熟悉工程中常见Linux高级字符设备、块设备、网络设备、USB设备等驱动开发，在工作中能独立胜任底层驱动开发。
⑧ 浅谈linux 多线程编程和 windows 多线程编程的异同
linux下线程的实现，linux的线程编程有两个库pthread和pth,对于pthread的实现是内核方式的实现，每个线程在kernel中都有task结构与之对应，也就是说用ps命令行是可以看见多个线程，线程的调度也是由内核中的schele进行的。
再来看看Windows的多线程，Windows NT和Windows95是一个抢先型多任务、多线程操作系统。因为它使用抢先型的多任务，所以它拥有与UNIX同样平滑的处理和进程独立。多线程就更进一步。一个独立的程序默认是使用一个线程，不过它可以将自己分解为几个独立的线程来执行，例如，其中的一个线程可以发送一个文件到打印机，而另一个可以响应用户的输入。这个简单的程序设计修改可以明显减少用户等待的时间，让用户无需担心长时间的计算、重绘屏幕、文件读写等带来的不便。
多线程还可以让你从许多高端的多处理器NT机器中得到好处。例如，你购买了一个高级的RISC机器，可以使用多达10个CPU芯片，但在开始的时候你只购买了一个CPU。你写了一个简单的Mandelbrot set程序，你发现需要15秒的时间来重新绘制Mandelbrot set的画面。
那么，Windows平台的线程和类Unix平台（包括Linux）的进程的区别是什么呢？
熟悉WIN32编程的人一定知道，WIN32的进程管理方式与UNIX上有着很大区别，在UNIX里，只有进程的概念，但在WIN32里却还有一个“线程”的概念，那么UNIX和WIN32在这里究竟有着什么区别呢？
UNIX里的fork是七十年代UNIX早期的开发者经过长期在理论和实践上的艰苦探索后取得的成果，一方面，它使操作系统在进程管理上付出了最小的代价，另一方面，又为程序员提供了一个简洁明了的多进程方法。
WIN32里的进程/线程是继承自OS/2的。在WIN32里，“进程”是指一个程序，而“线程”是一个“进程”里的一个执行“线索”。从核心上讲，WIN32的多进程与UNIX并无多大的区别，在WIN32里的线程才相当于UNIX的进程，是一个实际正在执行的代码。但是，WIN32里同一个进程里各个线程之间是共享数据段的。这才是与UNIX的进程最大的不同。
对于多任务系统，共享数据区是必要的，但也是一个容易引起混乱的问题，在WIN32下，一个程序员很容易忘记线程之间的数据是共享的这一情况，一个线程修改过一个变量后，另一个线程却又修改了它，结果引起程序出问题。但在UNIX下，由于变量本来并不共享，而由程序员来显式地指定要共享的数据，使程序变得更清晰与安全。