Linux进程基础知识

发布于:2025-03-16 ⋅ 阅读:(16) ⋅ 点赞:(0)

1. 什么是进程?

  • 进程就是运行中的程序,是系统资源分配的基本单位
  • 每个进程都有唯一的PID(进程ID)
  • 进程有父子关系,通过ps -ef可以查看

2. 进程的创建 - fork()

pid_t pid = fork();

- 简单理解:fork()就像细胞分裂,一个变两个

  • 调用一次,返回两次:父进程得到子进程PID,子进程得到0
  • 子进程是父进程的复制品

3. 进程的程序替换 - exec族

execl("/bin/ls", "ls", "-l", NULL);

- 保留进程ID,但内容完全变成新程序

  • 就像换灵魂:外壳不变,内在全变
  • 常用函数:execl, execlp, execle, execv, execvp等

4. 进程的等待与回收 - wait/waitpid

pid_t wait(int *status);

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);

- 父进程等待子进程结束并回收资源

  • 避免僵尸进程(zombie)的产生
  • waitpid比wait更灵活,可以非阻塞等待

5. 进程的退出

exit(0);    // 标准C库函数

_exit(0);   // 系统调用

  • exit会刷新缓冲区,exit直接退出
  • 返回值0表示正常退出

一. 文件操作与I/O

1. 文件描述符

  • 就像文件的"身份证号码"
  • 标准输入(0)、标准输出(1)、标准错误(2)
  • 每个进程最多可打开的文件数有限制

2. 文件操作基本函数

// 打开文件

int fd = open("test.txt", O_RDWR | O_CREAT, 0644);

// 读取文件

char buf[1024];

int n = read(fd, buf, sizeof(buf));

// 写入文件

write(fd, "hello", 5);

// 关闭文件

close(fd);

// 文件指针定位

lseek(fd, 0, SEEK_SET);  // 回到文件开头

3. 文件属性获取

struct stat st;

stat("file.txt", &st);



- 获取文件大小:st.st_size
  • 判断文件类型:S_ISREG(st.st_mode)、S_ISDIR(st.st_mode)

4. 目录操作

DIR *dir = opendir(".");

struct dirent *entry;

while ((entry = readdir(dir)) != NULL) {

    printf("%s\n", entry->d_name);

}

closedir(dir);

三、进程间通信(IPC)

1. 管道通信

int fd[2];

pipe(fd);  // fd[0]读端,fd[1]写端
  • 单向通信:水管模型,一端进一端出
  • 只能用于有亲缘关系的进程
  • 适合简单的数据传输

2. 命名管道(FIFO)

// 创建命名管道

mkfifo("myfifo", 0644);

// 使用方法与普通文件类似

int fd = open("myfifo", O_WRONLY);

- 可用于无关进程间通信

  • 遵循先进先出原则

3. 信号通信

// 信号处理函数

void sig_handler(int signo) {

    printf("收到信号: %d\n", signo);

}

// 设置信号处理

signal(SIGINT, sig_handler);

- 常见信号:

  • SIGINT (2): Ctrl+C中断
  • SIGKILL (9): 强制终止(不可捕获)
  • SIGTERM (15): 终止信号
  • SIGCHLD (17): 子进程状态改变
  • SIGALRM (14): 定时器到期

四、实用示例

1. 创建守护进程

void daemonize() {

    pid_t pid = fork();

    if (pid < 0) exit(1);

    if (pid > 0) exit(0);  // 父进程退出

    

    setsid();  // 创建新会话

    

    // 关闭标准输入输出错误

    close(0);

    close(1);

    close(2);

    // ...更多操作

}

2. 简单shell实现

while (1) {

    printf("myshell> ");

    fgets(cmd, sizeof(cmd), stdin);

    

    if (fork() == 0) {

        // 子进程执行命令

        execlp(cmd, cmd, NULL);

        exit(0);

    } else {

        // 父进程等待

        wait(NULL);

    }

}

五、常见错误与调试技巧

1. 经典错误

  • 僵尸进程:子进程结束但未被回收
  • 孤儿进程:父进程先于子进程结束
  • 内存泄漏:申请的内存未释放
  • 文件描述符泄漏:打开文件未关闭

2. 调试工具

  • strace:跟踪系统调用
  • gdb:代码调试器
  • valgrind:内存错误检测
  • lsof:查看打开的文件