Unix/Linux-06

回顾

文件的相关操作

• fcntl 函数 (复制文件描述符、取文件表的状态、文件锁)
• access 函数
• stat 函数

今天

文件的周边函数、内存mmap、目录的函数
进程的创建(fork/vfork)

umask 是 设置权限的屏蔽字，对 创建文件有效。
chmod 是 对已经存在的文件 ，修改 权限。
truncate/ftruncate 可以 指定文件的长度(可大可小)

内存 映射 文件 mmap

目录相关函数

rename - 重命名
mkdir - 创建新目录
rmdir - 删除目录, 只能删除空目录
chdir - 切换工作目录/当前目录(相当于cd)
fchdir
getcwd - 取当前目录(相当于pwd)

{
    chdir(filename);   // 切换目录

    char* path = getcwd(NULL, 0);  // 利用返回值获取文件当前目录
    printf("path: %s\n", path);

    char buf[100] = {};
    getcwd(buf, sizeof(buf));  // 利用数组获取文件当前目录
    printf("path: %s\n", buf);
}

读目录的内容：(相当于ls)

• 1 opendir 返回DIR*，错误返回NULL
• 2 readdir(DIR*) 一次只返回一个文件，返回 结构体，结构体中存储了 子目录/子文件 信息。如果读完，返回NULL
• 3 rewinddir 回到文件初始位置
• 4 telldir 返回文件当前指针位置
• 5 seekdir 直接设置文件指针当前位置，用telldir得到设置之后的位置

示例代码

  struct dirent {
          ino_t          d_ino;       /* inode number */
          off_t          d_off;       /* not an offset; see NOTES */
          unsigned short d_reclen;    /* length of this record */
          unsigned char  d_type;      /* type of file; not supported
                                         by all filesystem types */
          char           d_name[256]; /* filename */
  };

  // --------------------------------------------------
  // 使用
  DIR* dir = opendir(".");  // 打开目录
  if(dir == NULL) perror("open"),exit(-1);

  struct dirent* ent;
  while(ent = readdir(dir)){  // 读取某个文件或目录
    printf("%d,%s,%d,%d\n",ent->d_type,
        ent->d_name,ent->d_off,telldir(dir));
  }

  seekdir(dir,881236067);  // 指定到某一offset的下一位置
  rewinddir(dir);  //回到开始

进程

操作系统都是支持多进程的，每个进程都有 自己的进程ID。进程号 可以延迟重用(进程结束后，进程ID过段时间后可以继续使用)。

进程 用ps（process show）可以查看

ps

直接ps只显示当前终端相关进程

ps -aux

ps -aux(Linux)—Unix变相支持ps -aux,不直接支持

ps -ef

ps -ef(Unix/Linux)

但 Unix 也 可以用特殊的方式 支持ps -aux。
whereis ps
/usr/ucb/ps -aux 可以的

杀进程

kill -9 进程ID（必杀）

进程状态

进程的分类

进程常见状态

字母	含义
D	不可中断睡眠
S	休眠状态
O	可运行状态
R	运行状态
T	挂起状态
Z	僵尸进程(本应关闭，但资源没有释放的进程，不是由父进程中止的)
<	高优先级
N	低优先级
L	在内存中有内存页被锁住
s	其下面有子进程
l	是多线程
+	前台进程组

如果一个进程A 启动了进程B，则A进程叫B进程的父进程，B进程叫A进程的子进程

$ ps
   PID TTY          TIME CMD
 56370 pts/4    00:00:01 bash
125930 pts/4    00:00:00 ps
// 我们查找  bash 56370
ps -ef
liujing   56370  56363  0 Aug19 pts/4    00:00:01 bash
liujing   56363   1576  0 Aug19 ?        00:01:37 /usr/lib/gnome-terminal/gnome-terminal-server
liujing    1576   1382  0 Aug17 ?        00:00:00 /sbin/upstart --user
root       1382    982  0 Aug17 ?        00:00:00 lightdm --session-child 12 19
root        982      1  0 Aug17 ?        00:00:02 /usr/sbin/lightdm
root          1      0  0 Aug17 ?        00:00:11 /sbin/init auto noprompt

父进程和子进程的关系(父子关系)

• 父进程启动子进程后，父子进程 同时运行。
  • 如果子进程先结束，子进程 给父进程发信号，父进程 负责回收子进程的资源。
• 父进程启动子进程后，父子进程 同时运行。
  • 如果父进程先结束，子进程成 孤儿进程，
  • 然后子进程 认 init进程(进程1)做新的父进程，init进程 也叫 孤儿院。
• 父进程启动子进程后，父子进程 同时运行。
  • 如果子进程先结束，子进程 给父进程发信号，
  • 但父进程有可能没收到信号，或者收到了没及时处理，子进程虽然结束，但资源没有被回收，就会变成僵尸进程。

系统用pid管理进程，每个进程都有当时唯一的进程ID

• getpid 取当前进程id
• getppid 取父进程的id
• getuid 取真实用户id，其实返回的就是有效用户id
• geteuid 取有效用户id
• getgid 取用户组id

程序中起作用的是 有效用户，因此，getuid和geteuid返回的都是 有效用户。

Linux/Unix 切换用户 su , 但导致的问题是这个机器本身是谁的账号登录的，所以这个第一个机器启动时登录的账号就是真实用户
切换到其它用户， 如 root , 也可以是其它普通用户， 它们就是有效用户

示例代码

printf("pid=%d, ppid=%d, uid=%d, euid=%d\n",
		getpid(), getppid(), getuid(), geteuid());
// pid=126640, ppid=126639, uid=1000, euid=1000

fork / vfork

进程

• 代码段
• 全局区（数据段）
• BSS段
• 堆区
• 栈区

fork()/vfork() 都可以创建子进程。
fork是通过复制父进程来创建子进程，复制 父进程的内存区域（堆、栈，全局等）。代码区不复制(代码区只读，共用不会有冲突)，其它区都复制。子进程会申请新的内存空间，值和父进程对应内存空间一样。子进程不执行 fork之前的代码。但 fork之后的代码 父子进程 各 执行一遍。

fork

• 父子进程都会执行
• 父进程返回子进程id
• 子进程返回0。
• -1 代表错误。

fork之后，谁先执行，谁后执行，没有固定顺序，由操作系统调度算法决定

    printf("begin, pid=%d\n", getpid());
    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1)
        perror("fork"), exit(-1);
    if (pid == 0){  // 子进程中 
        printf("我是子进程, 我的父进程ppid=%d, 我的pid=%d\n", getppid(), getpid());
    }else{  // 父进程中
        printf("我是=父进程, 我的子进程pid=%d, 我的pid=%d\n", pid, getpid());
    }
    printf("end,  getpid=%d\n", getpid());


/*  注意：有时并不能确保所有顺序都是这样
begin, pid=127438
我是=父进程, 我的子进程pid=127439, 我的pid=127438
end,  getpid=127438
我是子进程, 我的父进程ppid=127438, 我的pid=127439
end,  getpid=127439
*/

exit(0) 可以退出当前进程，例如在子进程中写exit(0), 退出子进程，并不会影响父进程

验证fork之后各区段是否是复制关系

#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;

int i1 = 100;
int b;
int main(int argc, char** argv) {
    printf("begin, pid=%d\n", getpid());
    
    int i2 = 200;
    char* str = (char*)malloc(20);
    strcpy(str, "abcdef");
    pid_t pid = fork();
    if (pid == -1)
        perror("fork"), exit(-1);
    
    int i3 = 300;
    if (pid == 0){
        // 子进程中
        printf("我是子进程, 我的父进程ppid=%d, 我的pid=%d\n", getppid(), getpid());
        i1 = 101;
        i2 = 201;
        i3 = 301;
        b = 501;
        int i4 = 401;
        str[0]= 'A';
        printf("i1=%d,i2=%d,i3=%d,i4=%d,b=%d,str=%s\n", i1, i2, i3, i4,b,str);
    }else{
        // 父进程中
        sleep(2);
        printf("我是=父进程, 我的子进程pid=%d, 我的pid=%d\n", pid, getpid());
        //i1 = 102;
        //i2 = 202;
        //i3 = 302;
        int i4 = 402; // 父进程中并不能直接访问子进程中的局部变量
        //str[1] = 'B';
        printf("i1=%d,i2=%d,i3=%d,i4=%d,b=%d,str=%s\n", i1, i2, i3, i4,b, str);
    }
    
    printf("end,  getpid=%d\n", getpid());
    
    return 0;
}
/*
begin, pid=127977
我是子进程, 我的父进程ppid=127977, 我的pid=127978
i1=101,i2=201,i3=301,i4=401,b=501,str=Abcdef
end,  getpid=127978
我是=父进程, 我的子进程pid=127978, 我的pid=127977
i1=100,i2=200,i3=300,i4=402,b=0,str=abcdef
end,  getpid=127977
*/

文件描述符与fork

在fork时，打开文件，在父子进程中同时写文件，一个写入26个大写字母，一个写入26个小写字母

• 情况一：fork之前，有文件描述符，是只复制文件描述符，有没有复制文件表？
  看文件偏移变量，52个，不复制文件表，测试使用fork之后，对同一个文件写入，看其大小和内容，可以确认只用了一个文件偏移量

• 情况二：fork之后，父子进程同时都打开同一文件，
  会复制文件描述符，也会复制文件表，如果文件不加读写锁，会产生覆盖情况