實驗五：Linux進程管理

實驗五：Linux進程管理

一、實驗目的

1. 熟練使用進程操作函數編寫程序。
2. 熟練掌握exec函數族的用法。
3. 掌握同步進程的方法。

二、實驗環境

Ubantu或Centos

三、實驗內容

1.創建進程

• 創建一個進程
• 利用循環結構創建多個進程

2.exec函數族

使用execv()函數調用用戶程序，更改子進程的功能。

3.進程同步

使用循環創建多個子進程，使用wait()函數完成所有子進程的回收工作。

4.進程管理命令

熟練使用進程管理命令管理與查看進程信息。
需練習的進程管理命令有：ps、top、pstree、pgrep、nice、bg、fg、jobs、kill。

四、實驗步驟

1. 創建進程——fork()

預備知識

fork()函數用於創建進程，該函數的原型如下：

pid_t fork(void);

函數調用成功後，

• 父進程中的fork()函數返回子進程的pid，
• 子進程中的fork()函數返回0；

函數調用失敗則返回-1。

fork()函數的使用

2. exec函數族

預備知識

• execl()
execl()函數的原型如下：

int execl(const char *path, const char *arg, ...);

• execlp()
execlp()函數的原型如下：

int execlp(const char *file, const char *arg, ...);

• execle()
execle()函數的原型如下：

int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);

• execv()
execv()函數的原型如下：

int execv(const char *path, char *const argv[]);

• execvp()
execvp()函數的原型如下：

int execvp(const char *file, char *const argv[]);

• execve()
execve()函數的原型如下：

int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);

exec函數族的使用

3. 進程同步

預備知識

進程同步中用到的函數有wait()和waitpid()。

wait()函數

wait()函數的原型如下：

pid_t wait(int *status);

wait()的功能是阻塞等待子進程終止，回收子進程資源，調用wait()函數的進程會被掛起，進入阻塞狀態，直到它的某個子進程變爲殭屍態。
wait()函數中的參數status可以爲NULL，當其不爲NULL時，參數status將用於獲取回收子進程的退出狀態。
退出狀態存放在參數status的低8位中，可通過Linux系統中提供的一組宏函數來獲取，其中最常用的宏函數有WIFEXITED()和WEXITSTATUS()，它們的參數與wait()函數相同，都是一個整型的status。
宏函數的功能分別如下：

• WIFEXITED(status)：用於判斷子程序是否正常退出，若是，返回非零值；否則返回0。
• WEXITSTATUS(status)：WEXITSTATUS()通常與WIFEXITED()結合使用，若WIFEXITED返回非零值，即正常退出時，使用該宏可以提取出子進程的返回值。

waitpid()函數

waitpid()函數的原型如下：

pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);

waitpid()也可回收子進程資源，但可通過傳遞不同參數，設置waitpid()函數回收子進程的方式，以及回收子進程的範圍。

• 參數pid一般是進程的pid，但也會有其它取值。
  參數pid的取值及其意義分別如下：

  1. pid>0時，只等待pid與該參數相同的子進程;
  2. pid=-1時，waitpid()函數與wait()函數作用相同，將阻塞等待並回收一個子進程；
  3. pid=0時，等待同一個進程組的所有子進程;
  4. pid<-1時，等待指定進程組中的任何子進程，進程組的id等於pid的絕對值。

• 參數options提供控制waitpid()的選項，該選項是一個常量，或由|連接的兩個常量。該選項支持的選項如下：

  1. WNOHANG，即使子進程沒有終止，waitpid()也會立即返回；
  2. WUNTRACED，如果子進程暫停執行，則waitpid()立刻返回；
  3. 若不想使用該參數，可以將其值設置爲0。

• waitpid()函數的返回值會出現3種情況：

  1. 正常返回時，waitpid()返回捕捉到的子進程的pid；
  2. 若options的值爲WNOHANG，但調用waitpid()時發現沒有已退出的子進程可收集，則返回0；
  3. 若調用過程出錯，返回-1。errno會被設置成相應的值以指示錯誤位置。

進程同步的實現

4. 進程管理命令

ps命令

• BSD風格的常用選項：a/u/x/e/f
• SysV風格的常用選項：-a/-e/-f/-o/-l

top命令

top命令常用熱鍵：l/t/m/M/P/T/r/i/k

• l/t/m ——控制top前幾行信息的顯示
• top ——在終端啓動top命令
• M ——根據常駐內存集的大小爲進程排序
• P ——根據%CPU爲進程排序
• T ——根據TIME+爲進程排序
• i ——忽略閒置和僵死的進程
• k ——終止一個進程

pstree命令

pstree命令常用選項：-a/-c/-h/-u/-n

pstree –h     //列出樹狀圖

pgrep命令

pgrep命令常用選項：-o/-n/-p/-t/-u

pgrep –o itcast			//根據用戶名itcast查找進程，僅顯示pid最小的進程
pgrep –n root			//根據用戶名root查找進程，僅顯示pid最大的進程

nice命令

nice –n 5 bash		    //更改bash 的優先級
nice –n 6 top			//啓動top進程後，更改top進程優先級、

bg / fg / jobs

top &				//在後臺啓動top命令
top					//在前臺啓動top命令
Ctrl+Z				//將top送往後臺
jobs			    //查看當前終端後臺運行的進程
fg 1				//將作業編號爲1的top進程調回前臺	

kill命令

ps					//查看終端運行的進程
kill -9 5825	    //殺死進程pid爲5825的進程	

五、實驗總結

代碼注意頭文件導入，順便說一句VIM真香。