linux进程管理（C语言）

    理解进程控制的原理对于理解和修改fio project非常的重要。"fio is an I/O tool meant to be used both for benchmark and stress/hardware verification."

进程

unix提供了大量的从c程序中操作系统的系统调用(别的语言应该也是有的吧)。

创建进程

每一个进程都有一个正数的id，叫做pid。getpid函数返回调用进程的pid，getppid函数返回它的父进程的pid。

fork

exit

父进程和子进程是并发运行的独立进程。内核能够以任意方式交替执行他们的逻辑控制流中的指令。

如果能够在fork函数在父进程和子进程中返回后立即暂停这两个进程，我们会看到每个进程的地址空间都是相同的。(每个进程有相同的用户栈，相同的本地变量值，相同的堆，相同的全局变量值以及相同的代码。然而他们都有自己独立的地址空间)

关于这个，fio这个程序利用到它的地方就是

while (todo) { struct thread_data *map[REAL_MAX_JOBS]; struct timeval this_start; int this_jobs = 0, left; for_each_td(td, i) { if (td->runstate != TD_NOT_CREATED) continue;     if (td->o.start_delay) { spent = utime_since_genesis();   if (td->o.start_delay > spent) continue; }   if (td->o.stonewall && (nr_started || nr_running)) { dprint(FD_PROCESS, "%s: stonewall wait\n", td->o.name); break; }   init_disk_util(td);   td->rusage_sem = fio_mutex_init(FIO_MUTEX_LOCKED); td->update_rusage = 0;   /*  * Set state to created. Thread will transition  * to TD_INITIALIZED when it's done setting up.  */ td_set_runstate(td, TD_CREATED); map[this_jobs++] = td; nr_started++;             ... if (td->o.use_thread) { int ret;   dprint(FD_PROCESS, "will pthread_create\n"); ret = pthread_create(&td->thread, NULL, thread_main, td); if (ret) { log_err("pthread_create: %s\n", strerror(ret)); nr_started--; break; } ret = pthread_detach(td->thread); if (ret) log_err("pthread_detach: %s", strerror(ret)); } else { pid_t pid; dprint(FD_PROCESS, "will fork\n"); pid = fork(); if (!pid) { int ret = fork_main(shm_id, i);   _exit(ret); } else if (i == fio_debug_jobno) *fio_debug_jobp = pid; }

这就相当于这么编程：

#include <stdio.h> int main() {     int i=1;     int pid;     while((i--)>=0){         pid=fork();         if(pid==0){                 i--;                 printf("in the child process.\n");         }         else                 printf("in the parent process.\n");     } }

 

编译并执行上面那段程序的结果：

root@localhost ~]# ./a.out  in the parent process. in the child process. in the parent process. in the child process.

一共创建了两个进程，只不过在Fio中的子进程的执行是由另外一个函数fork_main和thread_main来决定的。

note:thread main这个函数做了许多事情，会再分析。

回收子进程

当一个进程由于某种原因终止时，内核并不是立即把它从系统中清除。相反，进程被保持在一种已终止的状态中，直到被它的父进程reap。当父进程回收已经终止的子进程时，内核将子进程的退出状态(这是什么样的退出状态呢，留个心)传递给父进程，然后抛弃已终止的进程，从此时开始，该进程就不存在了。

一个终止了但未被回收的进程称为僵尸zombie。

如果父进程没有回收他的zombie就终止了，那么内核就会安排init进程来回收他们。长时间运行的程序，比如shell或者服务器，总是应该回收他们的zombie(总是在消耗系统的存储器资源)。

一个进程可以通过调用waitpid函数来等待它的子进程终止或者停止。

函数原型：

#include<sys/types.h>  　　#include<sys/wait.h>  　　定义函数 pid_t waitpid(pid_t pid,int * status,int options); waitpid - 函数说明 　　waitpid()会暂时停止目前进程的执行,直到有信号来到或子进程  　　结束。如果在调用 waitpid()时子进程已经结束,则 waitpid()会立即  　　返回子进程结束状态值。 子进程的结束状态值会由参数 status 返回,  　　而子进程的进程识别码也会一起返回。如果不在意结束状态值,则  　　参数 status 可以设成 NULL。参数 pid 为欲等待的子进程识别码,  　　其他数值意义如下:  　　pid<-1 等待进程组识别码为 pid 绝对值的任何子进程。  　　pid=-1 等待任何子进程,相当于 wait()。  　　pid=0 等待进程组识别码与目前进程相同的任何子进程。  　　pid>0 等待任何子进程识别码为 pid 的子进程。  　　参数options提供了一些额外的选项来控制waitpid，参数 option 可以为 0 或可以用"|"运算符把它们连接起来使用，比如：  　　ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED);  　　如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如：  　　ret=waitpid(-1,NULL,0);  　　WNOHANG 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若结束，则返回该子进程的ID。 　　WUNTRACED 若子进程进入暂停状态，则马上返回，但子进程的结束状态不予以理会。WIFSTOPPED(status)宏确定返回值是否对应与一个暂停子进程。  　　子进程的结束状态返回后存于 status,底下有几个宏可判别结束情况:  　　WIFEXITED(status)如果若为正常结束子进程返回的状态，则为真；对于这种情况可执行WEXITSTATUS(status)，取子进程传给exit或_eixt的低8位。  　　WEXITSTATUS(status)取得子进程 exit()返回的结束代码,一般会先用 WIFEXITED 来判断是否正常结束才能使用此宏。  　　WIFSIGNALED(status)若为异常结束子进程返回的状态，则为真；对于这种情况可执行WTERMSIG(status)，取使子进程结束的信号编号。  　　WTERMSIG(status) 取得子进程因信号而中止的信号代码,一般会先用 WIFSIGNALED 来判断后才使用此宏。  　　WIFSTOPPED(status) 若为当前暂停子进程返回的状态，则为真；对于这种情况可执行WSTOPSIG(status)，取使子进程暂停的信号编号。  　　WSTOPSIG(status) 取得引发子进程暂停的信号代码,一般会先用 WIFSTOPPED 来判断后才使用此宏。  　　如果执行成功则返回子进程识别码(PID) ,如果有错误发生则返回  　　返回值-1。失败原因存于 errno 中。

fio使用waitpid的例子

* Run over the job map and reap the threads that have exited, if any.  */ static void reap_threads(unsigned int *nr_running, unsigned int *t_rate,  unsigned int *m_rate) { ... realthreads = pending = cputhreads = 0; for_each_td(td, i) { int flags = 0;   /*  * ->io_ops is NULL for a thread that has closed its  * io engine  */ if (td->io_ops && !strcmp(td->io_ops->name, "cpuio")) cputhreads++; else realthreads++; ... flags = WNOHANG; if (td->runstate == TD_EXITED) flags = 0;   /*  * check if someone quit or got killed in an unusual way  */ ret = waitpid(td->pid, &status, flags); if (ret < 0) { if (errno == ECHILD) { log_err("fio: pid=%d disappeared %d\n", (int) td->pid, td->runstate); td->sig = ECHILD; td_set_runstate(td, TD_REAPED); goto reaped; } perror("waitpid"); } else if (ret == td->pid) { if (WIFSIGNALED(status)) { int sig = WTERMSIG(status);   if (sig != SIGTERM && sig != SIGUSR2) log_err("fio: pid=%d, got signal=%d\n", (int) td->pid, sig); td->sig = sig; td_set_runstate(td, TD_REAPED); goto reaped; } if (WIFEXITED(status)) { if (WEXITSTATUS(status) && !td->error) td->error = WEXITSTATUS(status);   td_set_runstate(td, TD_REAPED); goto reaped; } }   ...

让进程休眠 

sleep函数将一个进程挂起一段指定的时间。sleep函数返回0，否则返回剩下的要休眠的秒数(是可能的，因为可能被信号中断而过早的返回)。

另外一个有用的函数是pause，该函数让调用函数休眠，直到该进程收到一个信号。

另外，如果想要睡眠一段更加精确的时间，可以用usleep函数，usleep函数能把进程挂起一段时间， 单位是微秒（千分之一毫秒）。

进程间的信号传递

note:由于时间关系，有空再补充。

关于Python多线程编程，可以参考http://www.cnblogs.com/holbrook/archive/2012/03/01/2376408.html和http://blog.csdn.net/kongxx/article/details/6187165

我引用pox的webcore组件中的一部分作为参考

def launch (address='', port=8000, static=False):
  httpd = SplitThreadedServer((address, int(port)), SplitterRequestHandler)
  core.register("WebServer", httpd)
  httpd.set_handler("/", CoreHandler, httpd, True)
  #httpd.set_handler("/foo", StaticContentHandler, {'root':'.'}, True)
  #httpd.set_handler("/f", StaticContentHandler, {'root':'pox'}, True)
  #httpd.set_handler("/cgis", SplitCGIRequestHandler, "pox/web/www_root")
  print "WebServer hello"
  if static is True:
    httpd.add_static_dir('static', 'www_root', relative=True)
  elif static is False:
    pass
  else:
    static = static.split(",")
    for entry in static:
      if entry.lower() == "":
        httpd.add_static_dir('static', 'www_root', relative=True)
        continue
      if ':' not in entry:
        directory = entry
        prefix = os.path.split(directory)
        if prefix[1] == '':
          prefix = os.path.split(prefix[0])
        prefix = prefix[1]
        assert prefix != ''
      else:
        prefix,directory = entry.split(":")

 for entry in static:
      if entry.lower() == "":
        httpd.add_static_dir('static', 'www_root', relative=True)
        continue
      if ':' not in entry:
        directory = entry
        prefix = os.path.split(directory)
        if prefix[1] == '':
          prefix = os.path.split(prefix[0])
        prefix = prefix[1]
        assert prefix != ''
      else:
        prefix,directory = entry.split(":")
      directory = os.path.expanduser(directory)
      httpd.add_static_dir(prefix, directory, relative=False)


  def run ():
    try:
      log.debug("Listening on %s:%i" % httpd.socket.getsockname())
      httpd.serve_forever()
      print "the value of dropped is %d" %(dropped)
    except:
      pass
    log.info("Server quit")


  thread = threading.Thread(target=run)
  thread.daemon = True
  thread.start(的返回)。

参考文献

Caapp:深入理解计算机系统

源码fio-2.1.10

pox的webcore组件