Unix环境高级编程—进程控制(三)

一、解释器文件

解释器文件属于文本文件，起始行形式为：

#! pathname[optional-argument]

我们创建一个只有一行的文件如下：

#!/home/webber/test/echoall.c  foo

然后通过进程fork一个子进程execl寻找到这个文件路径下，我们将看到的是/home/webber/test/echoall.c 作为第一个参数被传了进来，foo成为第二个参数，

然后才是execl函数内指定的其他argv的值。即exec族函数的处理是把#!后面的字符串做为命令，后面加上execl参数列表中指定。

在书中例子中，

#!/usr/bin/awk  -f

-f 的选项是必须的，它告诉awk在什么地方找到awk程序。

二、函数system

system() executes a command specified in command by calling /bin/sh -c command, and returns after the command has been completed.
During execution of the command, SIGCHLD will be blocked, and SIGINT and SIGQUIT will be ignored.

system函数用于执行一个shell命令，它对fork、exec、waitpid的进行封装，变为一个对外的函数接口，进行了所需的各种出错处理和各种信号处理。

#include<stdlib.h>

int system(const char *cmdstring)

返回值：因为system在实现中调用了fork、exec、waitpid，所以有三种返回值。如下:

1) fork失败或waitpid返回除EINTR之外的出错，则system返回-1，并且设置errno来指示错误类型。

2) exec失败（表示不能执行shell），则返回值相当于shell执行exit(127)，即返回定义的错误码（command not found）。

3) 三个调用的函数都执行成功，则system的返回值是shell的终止状态。(WIFEXITED,WIFSIGNALED,WIFSTOPPED,WIFCONTINUED)

The value returned is -1 on error (e.g.  fork(2) failed), and the return status of the command other- wise.  This latter return status is in the
format specified in wait(2).  Thus, the exit code  of  the command  will be WEXITSTATUS(status).  In case /bin/sh could not be executed,
the exit status will be that of a command that does exit(127).
  If the value of command is NULL, system() returns non-zero if the shell is available, and zero  if not.  system() does not affect the wait
 status of any other children.

注意：使用system函数调用在某些情况下需要谨慎。比如，一个进程以root权限运行，当它想生产一个子进程执行以普通用户权限就能执行的任务时，绝不能用system函数去开启子进程，因为system在fork一个子进程时把root的ID也复制给了子进程，然后立即exec去执行，这样当真正的子进程以普通用户权限去执行任务时，我们geteuid()会返回0，即子进程的有效用户ID具有root权限，这是很危险的安全漏洞。对于这种情况，我们应该在fork之后，exec之前改回普通用户权限，而不能调用封装好的system函数。

三、进程会计

accton(8)命令开启或关闭进程会计，每当进程结束时，内核就写一个会计记录，记录命令名、所使用的CPU时间总量、用户ID和组ID、启动时间等。在Linux中，

该记录写在/var/account/pacct文件中。会计记录所需的数据都由内核保存在进程表中，并在一个新进程fork被创建时初始化。进程终止时写一个会计记录。

这产生两个后果：

1).我们不能获取永远不终止的进程的会计记录。例如init、守护进程daemon

2).在会计文件中记录的顺序对应于进程终止的顺序，而非启动顺序。

注意：会计记录对应与进程而不是程序。在这里，我认为进程是大于程序的，可以表述为：

首先，父进程fork了一个子进程，然后子进程exec一个程序A(通过pathname等找到程序A)，同时，该子进程还可以再exec一个程序B。因此说进程大于程序，

程序是用某一进程exec出来的。

再回到会计记录，在上述表述中，进程会计只会记录exec出来的程序B，但CPU时间是A、B之和。

一个人在口令文件中可以有多个登录项，它们的用户ID相同，但登陆shell不同。登录名由getlogin()函数获取。

四、进程调度

nice函数 属于系统调用，它的作用是通过调整nice值选择以更低的优先级运行，nice值越小，cpu占用率越高，进程越“友好”，优先级也就越高。

在Linux2.26.32内核版本中，nice值的范围为-20~19. （ Nicenesses range from -20 (most favorable scheduling) to 19 (least favorable).）

经过测试，在单核CPU的Linux系统中，如果两个进程并行运行，在相同nice值的情况下，我们top观察两个进程，会发现cpu占用大约各为50%，

但是如果其中一个进程调高了nice值，则系统会认为它不“友好”，从而给它分配更低的cpu占用率，它执行任务的效率会明显变低。

五、进程时间

times命令是内建命令。作用：

Print the accumulated user and system times for the shell  and  for  processes  run  from  the shell. The return status is 0.

time命令，作用：测量一个命令的运行的三种时间，分别为：实际使用时间（real time）、用户态使用时间（the process spent in user mode）、

内核态使用时间（the process spent in kernel mode）

times函数，返回墙上时钟时间，调用方式如下：

clock_t  times(struct  tms  *buf);

buf指向的tms结构，该结构定义如下：

Struct  tms {

clock_t tms_utime;        /*user CPU time */

clock_t tms_stime;        /*system CPU time */

clock_t tms_cutime;        /*user CPU time ,terminated children*/

clock_t tms_cstime;        /*system CPU time ,terminated children*/

}

下面是书中用times函数以及结合了整章知识点，写了一个具有time命令功能的程序。

其中，输入的argv[]需要有双引号。

#include "apue.h"
#include <sys/times.h>

static void     pr_times(clock_t, struct tms *, struct tms *);
static void     do_cmd(char *);

int
main(int argc, char *argv[])
{
        int             i;

        setbuf(stdout, NULL);
        for (i = 1; i < argc; i++)
                do_cmd(argv[i]);        /* once for each command-line arg */
        exit(0);
}

static void
do_cmd(char *cmd)               /* execute and time the "cmd" */
{
        struct tms      tmsstart, tmsend;
        clock_t         start, end;
        int                     status;

        printf("\ncommand: %s\n", cmd);

        if ((start = times(&tmsstart)) == -1)   /* starting values */
                err_sys("times error");

        if ((status = system(cmd)) < 0)                 /* execute command */
                err_sys("system() error");

        if ((end = times(&tmsend)) == -1)               /* ending values */
                err_sys("times error");
        pr_times(end-start, &tmsstart, &tmsend);
}

static void
pr_times(clock_t real, struct tms *tmsstart, struct tms *tmsend)
{
        static long             clktck = 0;

        if (clktck == 0)        /* fetch clock ticks per second first time */
                if ((clktck = sysconf(_SC_CLK_TCK)) < 0)
                        err_sys("sysconf error");

        printf("  real:  %7.2f\n", real / (double) clktck);
        printf("  user:  %7.2f\n",
          (tmsend->tms_utime - tmsstart->tms_utime) / (double) clktck);
        printf("  sys:   %7.2f\n",
          (tmsend->tms_stime - tmsstart->tms_stime) / (double) clktck);
        printf("  child user:  %7.2f\n",
          (tmsend->tms_cutime - tmsstart->tms_cutime) / (double) clktck);
        printf("  child sys:   %7.2f\n",
          (tmsend->tms_cstime - tmsstart->tms_cstime) / (double) clktck);
}