在 Linux 系统中,每个进程都拥有一个唯一的标识符,即进程号(PID,Process ID),并有其独特的生命周期。
每个进程都有一个父进程,而父进程也可能有更上一级的父进程,最终可以追溯到系统的根进程 init,形成一个进程家族树。
当子进程结束时,父进程能够接收子进程的终止通知,并获取其退出状态。
除此之外,Linux 系统中的进程之间还存在其他层次关系,如进程组和会话。
它们可以进一步拓展进程之间的关系,不仅局限于独立进程或父子进程关系,还包括进程组和会话等。
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无关系
两个进程之间没有任何依赖关系,彼此独立运行,互不干扰。这类进程可以单独运行和终止,彼此之间没有任何联系。
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父子进程关系
父子进程关系是通过 fork() 系统调用创建的。
调用 fork() 的进程称为父进程,而被 fork() 创建出来的新进程称为子进程。父进程和子进程可以通过共享部分资源(如文件描述符)进行协作。
如果父进程在子进程之前终止,则子进程会被操作系统的 init 进程(PID 为 1)接管,此时 init 会成为其新的父进程,保证子进程的状态能够被处理。
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进程组
每个进程除了有自己的进程 ID(PID)和父进程 ID(PPID)外,还隶属于一个进程组,其进程组 ID(PGID)用来标识它所属的进程组。进程组是为了简化多个进程的管理。
例如,如果系统需要同时运行并管理多个相关进程,可以将它们归入同一个进程组,以便统一控制这些进程。
进程组的特点:
每个进程必定隶属于某个进程组,且只能属于一个进程组。
每个进程组有一个组长进程,其进程 ID 就是进程组的 PGID。
通过在组长进程的 ID 前加负号,可以对整个进程组执行操作。
即使组长进程终止,只要组内仍有其他进程,该进程组依然存在。
新创建的进程会继承其父进程的进程组 ID,除非显式改变。
获取进程组 ID:通过 getpgrp() 和 getpgid() 系统调用,用户可以获取进程的进程组 ID:
pid_t getpgid(pid_t pid); // 获取指定进程的进程组 ID
pid_t getpgrp(void); // 获取调用进程的进程组 ID
getpgrp() 等价于 getpgid(0),即获取调用进程的进程组 ID。
设置进程组 ID:通过 setpgid() 系统调用,可以为某个进程设置新的进程组:
int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
setpgid(pid, pgid) 将 pid 指定的进程加入 pgid 进程组。
setpgrp() 是 setpgid(0, 0) 的简写,用于创建一个新的进程组。
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会话
会话是进程管理的另一层结构,包含一个或多个进程组。
会话与进程组之间的关系如下:
一个会话可以包含多个进程组。
每个会话只能有一个前台进程组,其它进程组则为后台进程组。
会话的首领是创建该会话的进程,且会话首领也作为新的进程组的组长。
当用户在某个终端登录时,系统会创建一个新的会话。
此时,前台进程组中的进程可以接受来自终端的输入和信号,比如 Ctrl + C 产生的 SIGINT 信号。
获取会话 ID:通过 getsid() 系统调用可以获取某个进程的会话 ID:
pid_t getsid(pid_t pid);
如果参数 pid 为 0,则返回调用进程的会话 ID。
创建新会话:通过 setsid() 系统调用,当前进程可以创建一个新的会话,并成为该会话的会话首领和新的进程组组长:
pid_t setsid(void);
调用成功后,setsid() 返回新的会话 ID。
Linux 系统通过进程 ID、父子进程关系、进程组和会话等层次结构,提供了灵活的进程管理方式。
进程组简化了对多个相关进程的管理,而会话机制则在多终端、多用户环境下起着重要作用。
通过系统调用,用户可以精确控制这些进程关系,以实现复杂的进程管理任务。