父子进程、进程组、作业、会话

父进程

已创建一个或者多个进程

子进程

fork创建的。这个函数被调用一次但是返回两次，子进程返回0，父进程返回子进程id。

fork之后，操作系统会赋值一个与父进程完全相同的子进程，虽然是父子关系，但是更像是兄弟关系。这两个进程共享代码，但是数据空间是互相独立的，数据空间、指令、指针完全相同，子进程拥有当前父进程运行到的位置（PC相同）。

子进程拥有父进程的资源

进程的资格(真实(real)/有效(effective)/已保存(saved)用户号(UIDs)和组号(GIDs))、环境、堆栈、内存、进程组号。

子进程独有

进程号、不同的父进程号(译者注：即子进程的父进程号与父进程的父进程号不同， 父进程号可由getppid函数得到)；资源使用(resource utilizations)设定为0

进程组

多个进程的集合，其中有一个组长，PID等于进程组的PGID，只要这个组里面有一个进程存在那么这个组就存在，与组长进程是否终止无关

作业

shell分前后台来控制的不是进程而是作业或者进程组。
一个前台作业由多个进程组成，一个后台也由多个进程组成。shell可以运行一个前台作业和任意多个后台作业。这就是作业控制。

为什么只能运行一个前台作业？
前台作业是指当前终端窗口中运行的作业，而一个后台作业则是在后台运行的作业，不会占用当前终端窗口。
一个终端窗口只能有一个前台作业，是因为终端窗口只能和一个进程交互，用户在终端窗口输入命令，终端窗口会将命令传递给前台作业，如果有多个作业同时处于前台，那么输入的命令将被发送给哪个作业时不确定的，这会导致混乱和错误。

作业与进程组的区别

如果作业中有某个进程创建了子进程，则这个子进程是不属于该作业的，以但作业运行结束，shell就把自己提到前台（子进程还在，但是子进程不属于作业）。如果原来的前台进程还存在（这个子进程还没有终止），他将自动变为后台进程组。

当我们在前台新起了一个作业，shell就被提到了后台，因此shell就没有办法再继续接受我们的指令并且解析运行了。 但是如果前台进程退出了，shell就会有被提到前台来，就可以继续接受我们的命令并且解析运行。

会话

是一个躲着多个进程组的集合。一个会话有一个控制终端，在xshell或者winscp中打开一个窗口就是新建一个会话。

孤儿进程

如果父进程退出，子进程还没有退出，那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程被1号进程init进程收养。那么子进程的父进程将变成init进程。由init进程对他们完成状态收集工作。

僵尸进程

在操作系统中，当一个进程终止时，它的状态信息仍然被保留在系统中，直到其父进程调用wait或waitpid等系统调用来获取其终止状态信息。如果父进程没有及时调用这些系统调用来获取终止状态信息，那么这个已经终止的子进程就会成为一个僵尸进程（Zombie Process）。
僵尸进程占用了系统资源，因为它们仍然占用了进程ID、进程表项和一些其他资源，而这些资源可能需要被其他进程使用。因此，需要及时清除僵尸进程，以释放这些资源。

Linux中，使用ps aux查看信息，发现僵尸进程状态为“Z”

当一个进程终止时，如果它的子进程仍然处于僵尸状态，那么这些子进程的父进程ID将被重置为1，也就是init进程。此时，init进程会调用wait或waitpid等系统调用来获取这些子进程的终止状态信息，并清除它们的僵尸状态，从而释放系统资源。

需要注意的是，当父进程终止时，操作系统会将其所有未处理的信号发送给其子进程。如果子进程没有捕获这些信号，那么它们将被终止，成为僵尸进程。因此，在编写程序时，需要及时处理信号，以避免出现僵尸进程。

避免僵尸进程

• 通过signal（SIGCHID,SIG_IGN)通知内核对子进程结束不关心，由内核回收。如果想让父进程挂起，可以在父进程中加入条语句signal(SIGCHLD,SIG_IGN)，表示父进程忽略SIGCHLD信号，该信号是子进程退出的时候向父进程发送的。(可以让内核把僵尸子进程转交给init进程去处理，省去了大量僵尸进程占用资源）
• 父进程调用wait/waitpid等函数等待子进程结束，如果尚无子进程退出wait会导致父进程阻塞。waitpid可以通过传递WNOHANG使父进程不阻塞立即返回。
• 如果父进程很忙可以用signal注册信号处理函数，在信号处理函数调用wait/waitpid等待子进程退出。
• 通过两次调用fork。父进程首先调用fork创建一个子进程然后waitpid等待子进程退出，子进程再fork一个孙进程后退出。这样子进程退出后会被父进程等待回收，而对于孙子进程其父进程已经退出所以孙进程成为一个孤儿进程，孤儿进程由init进程接管，孙进程结束后，init会等待回收。
• 使用双向管道：父进程在fork子进程之前创建一个管道，并在子进程中关闭读端口，父进程关闭写端口，当子进程终止时，会向管道写入一个消息，父进程在读取到消息后，使用wait或waitpid等系统调用获取子进程的状态信息，从而避免出现僵尸进程。

进程终止

进程终止的几种方式

• main函数自然返回
• exit，属于C函数库
• _exit，属于系统调用
• 调用abort函数，异常程序终止，同时发送SIGABRT信号给调用进程
• 接收能导致进程终止的信号 ctrl+c，SIGINT

exit与_exit

图片来源阿秀的学习笔记

如何让进程后台运行

1. 命令后面加上&，这样是将命令放入到一个作业队列中
2. ctrl+z挂起进程，使用jobs查看序号，再使用bg%序号后台运行进程
3. nohup+&，将标准输出和标准错误缺省会被重定向到nohup文件中，忽略所有SIGHUP挂断信号
4. 运行指令前面加上 setsid，使其父进程编程init进程，不受HUP信号影响
5. 将命令+&放在（）括号中，也可以是进程不受HUP信号影响

守护进程

指在后台运行的，没有控制终端与之相连的进程。它独立于控制终端，周期性的执行某种任务。Linux大多数服务器就是用守护进程的方式实现的，比如WEB服务器。

创建守护进程

1. 让程序在后台执行：调用fork()产生一个子进程，然后使父进程退出
2. 调用setsid（）创建一个新对话期。控制终端、登录会话和进程组通常是从父进程进程下来的，守护进程要摆脱他们，不受他们的影响，方法是调用setsid()使进程成为一个会话组长。setsid()调用成功之后，进程成为新的会话组长和进程组长，并与原来的登录会话、进程组和控制终端脱离。
3. 禁止进程重新打开控制终端。这时进程已经成为一个无终端的会话组长，但是它可以重新申请打开一个终端。为了避免这种情况，可以通过使进程不再是会话组长来实现。再一次通过fork创建新的子进程，使调用fork的进程退出。
4. 关闭不再需要的文件描述符。子进程从父进程继承打开的文件描述符，如果不关闭，将会浪费系统资源，造成进程所在的文件系统无法卸下以及引起无法预料的错误，首先获得最高文件描述符值，然后用一个循环程序，关闭0到最高文件描述符值的所有文件描述符。
5. 将当前目录更改为根目录
6. 子进程从父进程继承的文件创建屏蔽字可能会拒绝某些许可权。为防止这一点，使用unmask(0)将屏蔽字清零。
7. 处理SIGCHLD信号，对于服务器进程，在请求到来时往往生成子进程处理请求。如果子进程等待父进程捕获状态，则子进程将成为僵尸进程，从而占用系统资源。如果父进程等待子进程结束，将增加父进程负担。所以将SIGCHLD信号的操作设置为SIG_IGN，子进程结束的时候就不会产生僵尸进程。