Linux Process Manage

Linux 下的工作都是依靠进程来执行的，控制了进程就相当于控制了 Linux 系统了。这篇博客将通过 Linux 系统的启动登录来探讨进程管理机制，看这种机制如何支撑和左右进程的命运。

什么是进程

先来了解了解什么是进程，程序这个词比较好理解，通常的程序是静态实体，进程是正在运行的程序实体，并且包括这个运行的程序中占据的所有系统资源，比如说CPU（寄存器），IO，内存，网络资源等。进程描述符（PID）是唯一用来标识进程的。

进程的创建

fork 和 exec 分别是进程的分身和变身

在运行级别3下启动 Linux，出现命令行界面需要在“login: ”提示符处输入用户名登录，可以另外找一台机子ssh远程连接，查看一下mingetty进程的执行情况：

# ps -ef|grep mingett[y]
root     14450     1  0 14:10 tty1     00:00:00 /sbin/minagetty --noclear tty1 linux
root     14566     1  0 14:13 tty2     00:00:00 /sbin/minagetty --noclear tty2 linux
root     14589     1  0 14:16 tty3     00:00:00 /sbin/minagetty --noclear tty3 linux
root     14591     1  0 14:16 tty4     00:00:00 /sbin/minagetty --noclear tty4 linux
root     14593     1  0 14:16 tty5     00:00:00 /sbin/minagetty --noclear tty5 linux
root     14595     1  0 14:16 tty6     00:00:00 /sbin/minagetty --noclear tty6 linux

这里有6个mingetty进程，对应CTRL+ALT+F1～F6六个虚拟控制台。

在tty1输入用户名并按回车，这里先不要输入密码，回到ssh远程登录终端上，再看看mingetty进程，会发现少了PID为14450的mingetty进程，可以利用ps命令检索PID。

# ps -ef|grep 1445[0]
root     14450     1  0 15:36 tty1     00:00:00 /bin/login --

PID为14450的进程变成了login进程了。这是因为mingetty进程在exec()系统调用的作用下，转变成了login进程。

exec的作用是舍弃进程原先携带的信息，在进程执行时用新的程序代码替代调用进程的内容。

可以分析一下mingetty进程中运行exec的部分源码：

exec(loginprog, loginprog, autologin? "-f" : "--", logname, NULL);

mingetty进程的工作是接收登录用户名，之后的密码验证处理工作则是 login 进程的工作，当验证结束后，便启动用户的bash进程。

同样的再次检索同一个PID会发现 login 进程保留了原先的相同的进程，而且还多了一个 bash 进程。这是因为 bash 进程的父进程ID是14450，这说明bash进程是作为 login 进程的子进程开始启动的。

exec 和 fork 中进程的变化

┌─────┐
│进程  
│PID=X  
│程序=A  
└─────┘
   │
   ↓
┌─────┐
│进程     
│PID=X    
│程序=B   
└─────┘

┌─────┐
│父进程  
│PID=X    ──┓ 
│程序=A      │
└─────┘     │ fork
   │        │
   ↓         ↓
┌─────┐   ┌─────┐
│父进程    │子进程  
│PID=X    │ PID=Y  
│程序=A    │程序=A   
└─────┘   └─────┘

通常fork一个进程是指通过父进程创建一个子进程，生成的子进程与父进程只有PID不一样，login 进程通过fork生成一个自身的副本后，还会在子进程通过exec启动 bash 。这样的机制叫做“fork-exec”。

    childPid = fork();//创建子进程
    if (childPid < 0) {
        int errsv = errno;
        fprintf(stderr, _("login: failure forking: %s"), strerror(errsv));
        PAM_END;
        exit(0);
    }
    
    if (childPid) {//父进程，等待子进程退出
    /* parent - wait for child to finish, then cleanup session */
        signal(SIGHUP, SIG_IGN);
        signal(SIGINT, SIG_IGN);
        signal(SIGQUIT, SIG_IGN);
        signal(SIGTSTP, SIG_IGN);
        signal(SIGTTIN, SIG_IGN);
        signal(SIGTTOU, SIG_IGN);//忽略以上信号
        
        wait(NULL);//等待子进程结束
        PAM_END;//PAM结束
        exit(0);
    }
    //以下是子进程
    /* child */
    
    //（省略部分源码）
    childArgv[childArgc++] = NULL;
    //登录成功，执行/bin/sh进入shell
    execvp(childArgv[0], childArgv + 1);

上面是login.c的源码，可以知道父进程会一直等待子进程结束（wait），父进程才会结束。

进程的结束

在已登录的控制台上输入 exit 进行用户注销，此时exit()系统调用，bash进程会被终止，同时发送CHLD信号给父进程login。接收到CHLD信号的父进程login会退出wait函数，同时结束进程。wait是一个函数，它让父进程在接收子进程CHLD信号之前一直保持休眠状态。

另一方面，子进程在向父进程发送CHLD信号，直到父进程接收为止，子进程一直保持僵尸状态。

博客地址 https://github.com/Junnplus/blog/issues/6