Linux系统编程|终端|会话|进程组|API函数

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01. 学习目标

• 了解终端的概念

• 了解进程组的概念

• 了解会话概念

• 熟练掌握守护进程创建

• 了解线程优缺点和基本概念

• 熟练掌握线程基本操作函数

• 了解线程属性的设置

• 说出守护进程的特点

• 独立完成守护进程的创建

• 独立实现多个线程的创建

• 独立实现线程的退出和资源回收

• 独立实现线程的取消(杀死线程)

• 使用线程属性设置线程分离

02. 终端的概念(了解)

在UNIX系统中，用户通过终端登录系统后得到一个Shell进程，这个终端成为Shell进程的控制终端（Controlling Terminal），进程中，控制终端是保存在PCB中的信息，而fork会复制PCB中的信息，因此由Shell进程启动的其它进程的控制终端也是这个终端。

默认情况下（没有重定向），每个进程的标准输入、标准输出和标准错误输出都指向控制终端，进程从标准输入读也就是读用户的键盘输入，进程往标准输出或标准错误输出写也就是输出到显示器上。

信号中还讲过，在控制终端输入一些特殊的控制键可以给前台进程发信号，例如Ctrl+C表示SIGINT，Ctrl+\表示SIGQUIT。

函数说明：

#include <unistd.h>

char *ttyname(int fd);
功能：由文件描述符查出对应的文件名
参数：
    fd：文件描述符
返回值：
    成功：终端名
    失败：NULL

下面我们借助ttyname函数，通过实验看一下各种不同的终端所对应的设备文件名：

int main()
{
    printf("fd 0: %s\n", ttyname(0));
    printf("fd 1: %s\n", ttyname(1));
    printf("fd 2: %s\n", ttyname(2));

    return 0;
}

03. 进程组概念(理解)

3.1 进程组概述

进程组，也称之为作业。BSD于1980年前后向Unix中增加的一个新特性。代表一个或多个进程的集合。

每个进程都属于一个进程组。在waitpid函数和kill函数的参数中都曾使用到。操作系统设计的进程组的概念，是为了简化对多个进程的管理。

当父进程，创建子进程的时候，默认子进程与父进程属于同一进程组。进程组ID为第一个进程ID(组长进程)。所以，组长进程标识：其进程组ID为其进程ID

可以使用kill -SIGKILL -进程组ID(负的)来将整个进程组内的进程全部杀死：

组长进程可以创建一个进程组，创建该进程组中的进程，然后终止。只要进程组中有一个进程存在，进程组就存在，与组长进程是否终止无关。

进程组生存期：进程组创建到最后一个进程离开(终止或转移到另一个进程组)。

一个进程可以为自己或子进程设置进程组ID。

3.2 相关函数说明

#include <unistd.h>

pid_t getpgrp(void);                 /* POSIX.1 version */
功能：获取当前进程的进程组ID
参数：无
返回值：总是返回调用者的进程组ID

pid_t getpgid(pid_t pid);
功能：获取指定进程的进程组ID
参数：
    pid：进程号，如果pid = 0，那么该函数作用和getpgrp一样
返回值：
    成功：进程组ID
    失败：-1

int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
功能：
    改变进程默认所属的进程组。通常可用来加入一个现有的进程组或创建一个新进程组。
参数：
    将参1对应的进程，加入参2对应的进程组中
返回值：
    成功：0
    失败：-1

04. 会话(了解)

4.1 会话概念

会话是一个或多个进程组的集合。

• 一个会话可以有一个控制终端。这通常是终端设备或伪终端设备；
• 建立与控制终端连接的会话首进程被称为控制进程；
• 一个会话中的几个进程组可被分为一个前台进程组以及一个或多个后台进程组；
• 如果一个会话有一个控制终端，则它有一个前台进程组，其它进程组为后台进程组；
• 如果终端接口检测到断开连接，则将挂断信号发送至控制进程（会话首进程）。

4.2 创建会话注意事项

1. 调用进程不能是进程组组长，该进程变成新会话首进程(session header)

2. 该调用进程是组长进程，则出错返回

3. 该进程成为一个新进程组的组长进程

4. 需有root权限(ubuntu不需要)

5. 新会话丢弃原有的控制终端，该会话没有控制终端

6. 建立新会话时，先调用fork, 父进程终止，子进程调用setsid

4.3 API函数介绍

getsid函数：

#include <unistd.h>

pid_t getsid(pid_t pid);
功能：获取进程所属的会话ID
参数：
    pid：进程号，pid为0表示查看当前进程session ID
返回值：
    成功：返回调用进程的会话ID
    失败：-1

组长进程不能成为新会话首进程，新会话首进程必定会成为组长进程。

setsid函数：

#include <unistd.h>

pid_t setsid(void);
功能：
    创建一个会话，并以自己的ID设置进程组ID，同时也是新会话的ID。调用了setsid函数的进程，既是新的会长，也是新的组长。
参数：无
返回值：
    成功：返回调用进程的会话ID
    失败：-1

示例代码：

include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
#include<unistd.h>

//测试setsid和getsid
int main()
{
    pid_t pid = -1;

    //获取当前进程组会话ID
    pid = getsid(0);
    if(-1 == pid)
    {
        perror("getsid");
        return 1;
    }
    printf("sid:%d\n",pid);

    getchar();

    //新建一个会话
    pid = setsid();
    if(-1 == pid)
    {
        perror("setsid");
        return 1;
    }
    printf("sid:%d\n",pid);


    return 0;
}

右图的子进程已经是组长id了，再设置进程组会出错