Linux进程控制:PCB、fork/vfork、wait系列及exec函数
本文主要介绍了Linux操作系统中的进程概念,特别是进程控制块(PCB)、task_struct结构体,以及进程创建的机制,包括fork()和vfork()函数,还有等待子进程结束的wait()和waitpid()函数,以及进程的退出方式exit()和_exit()。此外,还提及了exec函数族在进程替换中的作用和环境变量的相关知识。 在Linux系统中,进程是操作系统调度的基本单位,其核心信息存储在进程控制块(PCB,Process Control Block)中,Linux下的PCB表现为task_struct结构体。这个结构体包含了进程的标识符(如PID)、状态(运行、阻塞、就绪等)、优先级、程序计数器(指向将要执行的指令地址)、内存指针、上下文数据(包括寄存器信息)、I/O状态信息以及会计信息(如处理器使用时间)等。 进程创建主要通过fork()函数实现,它创建一个与父进程几乎完全相同的子进程。当fork()成功时,它在父进程中返回子进程的PID,在子进程中返回0。子进程继承了父进程的大部分资源,但拥有独立的进程ID和计时器。vfork()函数则更加特殊,它会立即返回,子进程直接使用父进程的内存空间,直到调用exec()系列函数或者exit()。 wait()和waitpid()函数用于父进程等待子进程结束。wait()函数会阻塞父进程,直到任何子进程结束,而waitpid()允许指定等待特定的子进程。这两个函数返回值包含了子进程的退出状态和信号信息。 进程退出通常由exit()或_exit()完成。exit()会清理子进程打开的文件描述符,执行清理操作(如析构函数),然后结束进程。_exit()则是直接终止进程,不执行任何清理工作。 exec函数族(如execl(), execle(), execlp(), execv(), execve()等)用于在当前进程中替换程序映像,加载新的程序并执行。它们允许程序在运行时改变自己的内容,执行新的程序,而不创建新进程。 环境变量在Linux中扮演着传递信息的角色,它们是全局变量,可供所有进程共享。可以通过putenv()设置环境变量,getenv()获取环境变量,而environ全局变量则包含了当前进程的所有环境变量。 总结来说,了解这些知识点对于理解和操作Linux系统进程至关重要,无论是开发系统级程序还是进行系统管理,这些基础概念都是必不可少的。
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