Session与进程组

在 第 1 节 “信号的基本概念”
中我说过“ Shell可以同时运行一个前台进程和任意多个后台进程”其实是不全面的，现在我们来研究更复杂的情况。事实上，Shell分前后台来控制的不是进程而是作业（Job）或者进程组（Process Group）。一个前台作业可以由多个进程组成，一个后台作业也可以由多个进程组成，Shell可以同时运行一个前台作业和任意多个后台作业，这称为作业控制（Job Control）。例如用以下 命令启动5个进程：
$ proc1 | proc2 &
$ proc3 | proc4 | proc5
其中proc1和proc2属于同一个后台进程组，proc3、proc4、proc5属于同一个前台进程组，Shell进程本身属于一个单独的进程组。这些进程组的控制终端相同，它们属于同一个Session。当 用户在控制终端输入特殊的控制键（例如Ctrl-C） 时， 内核会发送相应的信号（例如SIGINT）给前台进程组的所有进程。各进程、进程组、Session的关系如下图所示（该图出自
[APUE2e]
）。
图 34.4. Session与进程组

现在我们从Session和进程组的角度重新来看登录和执行命令的过程。

getty或telnetd进程在打开终端设备之前调用setsid函数创建一个新的 Session，该进程称为Session Leader，该进程的id也可以看作Session的id，然后该进程打开终端设备作为这个Session中所有进程的控制终端。在创建新 Session的同时也创建了一个新的进程组，该进程是这个进程组的Process Group Leader，该进程的id也是进程组的id。 在登录过程中，getty或telnetd进程变成login，然后变成Shell，但仍然是同一个进程，仍然是Session Leader。 由Shell进程fork出的子进程本来具有和Shell相同的Session、进程组和控制终端，但是Shell调用setpgid函数将作业中的某个子进程指定为一个新进程组的Leader，然后调用setpgid将该作业中的其它子进程也转移到这个进程组中。如果这个进程组需要在前台运行，就调用 tcsetpgrp函数将它设置为前台进程组，由于一个Session只能有一个前台进程组，所以Shell所在的进程组就自动变成后台进程组。 在上面的例子中，proc3、proc4、proc5被Shell放到同一个前台进程组，其中有一个进程是该进程组的Leader，Shell调用 wait等待它们运行结束。一旦它们全部运行结束，Shell就调用tcsetpgrp函数将自己提到前台继续接受命令。但是注意，如果proc3、 proc4、proc5中的某个进程又fork出子进程，子进程也属于同一进程组，但是Shell并不知道子进程的存在，也不会调用wait等待它结束。换句话说，proc3 | proc4 | proc5是Shell的作业，而这个子进程不是，这是作业和进程组在概念上的区别。一旦作业运行结束，Shell就把自己提到前台，如果原来的前台进程组还存在（如果这个子进程还没终止），则它自动变成后台进程组（回顾一下 例 30.3 “fork” ）。 下面看两个例子。 $ ps -o pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm | cat   PID  PPID  PGRP  SESS TPGID COMMAND 6994  6989  6994  6994  8762 bash 8762  6994  8762  6994  8762 ps 8763  6994  8762  6994  8762 cat 这个作业由ps和cat两个进程组成，在前台运行。从PPID列可以看出这两个进程的父进程是bash。从PGRP列可以看出，bash在id为6994 的进程组中，这个id等于bash的进程id，所以它是进程组的Leader，而两个子进程在id为8762的进程组中，ps是这个进程组的 Leader。从SESS可以看出三个进程都在同一Session中，bash是Session Leader。从TPGID可以看出，前台进程组的id是8762，也就是两个子进程所在的进程组。 $ ps -o pid,ppid,pgrp,session,tpgid,comm | cat & [1] 8835 $   PID  PPID  PGRP  SESS TPGID COMMAND 6994  6989  6994  6994  6994 bash 8834  6994  8834  6994  6994 ps 8835  6994  8834  6994  6994 cat 这个作业由ps和cat两个进程组成，在后台运行，bash不等作业结束就打印提示信息[1] 8835然后给出提示符接受新的命令，[1]是作业的编号，如果同时运行多个作业可以用这个编号区分，8835是该作业中某个进程的id。请读者自己分析 ps命令的输出结果。