Linux进程控制（一）

1. Linux进程概述

进程是一个程序一次执行的过程，它和程序有本质区别。程序是静态的，它是一些保存在磁盘上的指令的有序集合；而进程是一个动态的概念，它是一个运行着的程序，包含了进程的动态创建、调度和消亡的过程，是Linux的基本调度单位。那么从系统的角度看如何描述并表示它的变化呢？在这里，是通过进程控制块（PCB）来描述的。进程控制块包含了进程的描述信息、控制信息以及资源信息，它是进程的一个静态描述。

内核使用进程来控制对CPU和其他系统资源的访问，并且使用进程来决定在CPU上运行哪个程序，运行多久以及采用什么特性运行它。内核的调度器负责在所有的进程间分配CPU执行时间，称为时间片(time slice)，它轮流在每个进程分得的时间片用完后从进程那里抢回控制权。

1.1. 进程标识

OS会为每个进程分配一个唯一的整型ID，做为进程的标识号(pid)。进程除了自身的ID外，还有父进程ID(ppid),所有进程的祖先进程是同一个进程，它叫做init进程，ID为1，init进程是内核自举后的一个启动的进程。init进程负责引导系统、启动守护（后台）进程并且运行必要的程序。

进程的pid和ppid可以分别通过函数getpid()和getppid()获得。

示例：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

int main()

{

printf("pid:%d ppid:%d\n",getpid(),getppid());

return 0;

}

进程在运行过程中，必须具有一类似于用户的身份，以便进行进程的权限控制，缺省情况下，哪个登录用户运行程序，该程序进程就具有该用户的身份。例如，假设当前登录用户为gotter,他运行了ls程序，则ls在运行过程中就具有gotter的身份，该ls进程的用户ID和组ID分别为gotter和gotter所属的组。这类型的ID叫做进程的真实用户ID和真实组ID。真实用户ID和真实组ID可以通过函数getuid()和getgid()获得。

与真实ID对应，进程还具有有效用户ID和有效组ID的属性，内核对进程的访问权限检查时，它检查的是进程的有效用户ID和有效组ID，而不是真实用户ID和真实组ID。缺省情况下，用户的（有效用户ID和有效组ID）与(真实用户ID和真实组ID)是相同的。有效用户id和有效组id通过函数geteuid()和getegid()获得。

示例

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <unistd.h>

int main()

{

printf("uid:%d gid:%d euid:%d egid:%d\n",getuid(),getgid(),geteuid(),getegid());

return 0;

}

shell>id

uid=500(ghaha) gid=500(ghaha) groups=500(ghaha)

编译生成可执行文件a.out，程序文件的属性可能为：

-rwxrwxr-x 1 ghaha ghaha 12132 Oct 7 09:26 a.out

执行结果可能为：

shell>./a.out

uid:500 gid:500 euid:500 egid:500

现在将a.out的所有者可执行属性改为s

shell>chmod u+s a.out

shell>ll

-rwsrwxr-x 1 ghaha ghaha 12132 Oct 7 09:26 a.out

此时改另外一个用户gotter登录并运行程序a.out

shell>id

uid=502(gotter) gid=502(gotter) groups=502(gotter)

shell>./a.out

uid:502 gid:502 euid:500 egid:502

可以看到，进程的有效用户身份变为了ghaha,而不是gotter了，这是因为文件a.out的访问权限的所有者可执行为设置了s的属性，设置了该属性以后，用户运行a.out时,a.out进程的有效用户身份将不再是运行a.out的用户，而是a.out文件的所有者。

s权限最常见的例子是

/usr/bin/passwd程序，它的权限位为

shell>ll /usr/bin/passwd

-r-s--x--x 1 root root 16336 Feb 13 2003 /usr/bin/passwd

我们知道，用户的用户名和密码是保存在/etc/passwd（后来专门将密码保存在/etc/shadow，它是根据/etc/passwd文件来生成/etc/shadow的，它把所有口令从/etc/passwd中移到了/etc/shadow中。这里用到的是影子口令，它将口令文件分成两部分：/etc/passwd和/etc/shadow，此时/etc/shadow就是影子口令文件，它保存的是加密的口令，而/etc/passwd中的密码全部变成x）下的。通过ls –l查看/etc/passwd这个文件，你会发现，这个文件普通用户都没有可写的权限，那我们执行passwd的时候确实能够修改密码，那么这是怎么回事呢？也就是说，任何一个用户运行该程序时，该程序的有效身份都将是root（用普通身份去执行这个操作的时候，它会暂时得到文件拥有者root的权限）,而这样passwd程序才有权限读取/etc/passwd文件的信息。

我们也来实现以下passwd的功能，实现步骤如下：

1. 用touch创建一个a.txt输入内容“hello” 类似于/etc/passwd

2. 写一个程序1.c如下：

#include <stdio.h>

#include <unistd.h>

#include <sys/types.h>

#include <stdlib.h>

#include <errno.h>

int main()

{

printf("uid : %d gid : %d\n", getuid(), getgid());

printf("eudi: %d egid: %d\n", geteuid(), getegid());

FILE* fp = fopen("a.txt", "a");//注意这里是以追加形式打开，说明a.txt要具有可写权限

if(fp == NULL)

{

perror("fopen error");

exit(-1);

}

fputs("world", fp);

fclose(fp);

return 0;

}

3. 编译gcc –o 1 1.c生成可执行程序1 此时1类似于/usr/bin/passwd文件

4. 用ll查看a.txt发现权限是-rw-r—r—的权限（跟/etc/passwd权限一样），说明普通用户没有可写权限，如果直接切换到普通用户执行./1会报错。

5. 用root身份将1的权限修改为-rwsr-xr-x (操作命令：chmod u+s 1，此时跟/usr/bin/passwd的权限一样)，此时再切换到普通用户wangxiao，执行./1发现可以执行成功，因为此时./1进程的有效用户id变成root了，也就是说普通用户是借助root身份来实现的。

1.3. 进程的状态

进程是程序的执行过程，根据它的生命周期可以划分成3种状态。

l 执行态：该进程正在运行，即进程正在占用CPU。

l 就绪态：进程已经具备执行的一切条件，正在等待分配CPU的处理时间片。

l 等待态：进程不能使用CPU，若等待事件发生（等待的资源分配到）则可将其唤醒。

1.4. Linux下的进程结构

Linux系统是一个多进程的系统，它的进程之间具有并行性、互不干扰等特点。也就是说，进程之间是分离的任务，拥有各自的权利和责任。其中，每个进程都运行在各自独立的虚拟地址空间，因此，即使一个进程发生了异常，它也不会影响到系统的其他进程。

Linux中的进程包含3个段，分别为“数据段”、“代码段”和“堆栈段”。

· “数据段”放全局变量、常数以及动态数据分配的数据空间。数据段分成普通数据段（包括可读可写/只读数据段，存放静态初始化的全局变量或常量）、BSS数据段（存放未初始化的全局变量）以及堆（存放动态分配的数据）。

· “代码段”存放的是程序代码的数据。

· “堆栈段”存放的是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量等。

1.5. Linux下的进程管理

启动进程：手工启动调度启动

备注：

进程process：是os的最小单元 os会为每个进程分配大小为4g的虚拟内存空间，其中 1g给内核空间 3g给用户空间｛代码区数据区堆栈区｝

ps查看活动进程 ps –aux查看所有的进程 ps -aux| grep 'aa'查找指定（aa）进程 ps –ef可以显示父子进程关系 top显示前20条进程，动态的改变 pgrep 'vi'查找进程

进程状态：执行就绪等待状态

ps -aux看%cpu(cpu使用量) %mem（内存使用量） stat状态｛S睡眠 T暂停 R运行 Z僵尸}

vi a.c &(&表示后台运行)，一个死循环，按ctrl+z可以把进程暂停，再执行[bg作业ID]可以将该进程带入后台。利用jobs可以查看后台任务，fg 1把后台任务带到前台，这里的1表示作业ID

kill -9 进程号è表示向某个进程发送9号信号，从而杀掉某个进程利用pkill a可以杀死进程名为a的进程