进程控制
进程标识：
每一个进程都有一个非负整型表示的唯一进程ID。虽然唯一，但是ID可以复用。当一个进程结束后，其进程ID会被延迟复用。
ID=0的进程通常是调度进程，常被称作交换进程（swapper）。改进程是内核的一部分，它不执行任何磁盘上的程序，因此也被成为系统进程。
ID=1的进程通常是init进程，在自举过程结束时由内核调用。该进程负责在自举内核后启动一个UNIX系统。init进程通常读取与系统有关的初始化文件，并将系统引导到一个状态（如多用户状态）。init进程绝不会终止。它是一个普通的进程（ID0是系统进程），但是以root用户特权运行。会成为所有孤儿进程的父进程。
ID=2的进程是页守护进程，负责支持虚拟存储器系统的分页操作。
getpid() 返回进程ID
getppid() 返回父进程ID
getuid() 返回进程的实际用户ID
geteuid() 返回进程的有效用户ID
getgid() 返回进程的实际组ID
getegid() 返回进程的有效组ID
函数fork：
一个现有的进程可以调用fork函数创建一个新进程。
pid_t fork(void);
由fork创建的新进程被称为子进程。调用一次返回两次。子进程返回0，父进程返回值是新建子进程的进程ID。
例程8-1使用fork函数，可以看出子进程对变量的改变并不影响父进程中的该变量。原因：子进程与父进程只共享正文段（代码段），初始化的数据段，未初始化的数据段（bbs），堆，栈都是不共享地！但是共享文件描述符，文件描述符！文件描述符！
在执行fork之前只有一个进程执行这段代码，但fork之后变成了两个进程在执行这段代码。开始执行的语句为 fork之后的语句。fork之后先执行父进程还是子进程是不确定的，一般由操作系统进程调度算法决定。如需要信息同步，信号一种方法。
解释一下为什么输出定向到文件的时候会多打印一行“write to stdout”。最根本的原因是，输出流链接到设备时（比如终端）是行缓冲的（遇到'
'冲洗缓冲区）,当输出流重定向到一个文件时是全缓冲的（结束时一起冲洗）。所以当行缓冲时，fork之前直接输出到终端，子进程复制父进程的存储空间时（当然除了正文段，剩下的数据段、bbs、堆、栈都是要自己开辟的）就没能复制到缓存空间中的这行文字，但是当重定向到文件时，就会复制到子进程的缓存中，最后遇到子进程中的（exit之前点 ）printf函数，将这条“write to stdout”与带输出的信息一并输出了。所以比终端下输出会多一行信息。
这个挺重要的：
fork函数的两种用法：
（1）一个父进程希望复制自己，使父进程和子进程同时执行不同的代码段。这在网络服务进程中是常见的———父进程等待客户端的请求。当请求到达时，父进程调用fork，让子进程去处理请求，而父进程继续等待下一个请求。
（2）一个进程要执行一个不同的程序。这对shell比较常见。在这种情况下，子进程从fork返回后立即调用exec。这种fork后立即执行exec的组合操作在一些OS中被组合成一个操作，spawn。
pthread和fork
pthread创建的是线程，fork创建的是子进程
文件共享：
再重定向父进程的标准输出时，子进程的标准输出也会被重定向。fork将父进程的所有打开文件描述符都复制到子进程中。子进程与父进程每个相同的文件描述符共享一个文件表项。
函数vfork:
vfork函数与fork函数调用序列、返回值一致。
vfork函数用于创建一个新进程，而该进程的目的是exec一个新程序。
fork后得到一个复制了父进程地址空间的函数，执行和父进程一样的代码，使用vfork后得到一个新的进程然后调用exec将进程ID赋给新的可执行程序。
fork与vfork的区别：
（1）vfork不会将父进程的地址空间完全复制到子进程。而是在执行exit或者exec之前，它还是在父进程的地址空间中执行。
（2）vfork保证子进程先运行，在调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。（如果调用exec或者exit之前，子进程依赖于父进程那么将会导致死锁）
例程：通过输出pid可以看到当fork函数返回0的时候，即已经进入子进程。得到的进程ID已经=父进程+1了。并且vfork一定会先执行子进程。子进程+1改变了父进程的操作，结果改变了父进程的变量值。因为子进程在父进程的地址空间中运行。
函数exit：
进程有5种正常终止以及3中异常终止的方式。5种正常终止的方式：
（1）在main函数内执行return语句。等效于调用exit。
（2）调用exit函数。其操作包括调用各终止处理程序（终止处理程序在调用atexit函数时登记），然后关闭所有标准I/O流等。因为ISO C并不处理文件描述符，多进程以及作业控制，所以这一定以对UNIX兄台哪个而言是不完整的。
（3）调用_exit或_Exit函数。
（4）进程的最后一个线程在其启动例程中执行return语句。
（5）进程的最后一个线程调用pthread_exit函数。
3种异常终止：
（1）调用abort。它产生SIGABRT信号，是一种异常终止的特例
（2）当进程接收到某些信号时。
（3）最后一个进程对“取消”请求做出响应。
不管进程如何终止，最后都会执行内核中的同一段代码。这段代码为相应进程关闭所有打开描述符，释放它所使用的存储器等。
退出状态与终止状态：
是有区别的。调用_exit函数，内核将退出状态转换成终止状态。
如果父进程在子进程之前终止，那么父进程已经终止的所有进程他们的父进程都会改变为init进程。这些进程被init进程收养。
当终止进程的父进程调用wait或waitpid时，可以的得到这些信息。
僵死进程：
UNIX术语里，一个已经终止、但是其父进程尚未对其进行善后处理（获取终止子进程的有关信息、释放它仍占用的资源）的进程被成为僵死进程（zombie）。如果编写一个长期运行的程序，它fork了很多子进程，那么除非父进程等待取得子进程的终止状态，不然这些子进程终止后就会变成僵死进程。
函数wait、waitpid：
当一个进程正常或异常终止时，内核就向其父进程发送SIGCHLD信号。因为子进程终止是一个异步事件（可以在其父进程运行的任何时候发生），所以这种信号也是内核向父进程发的异步通知。父进程可以选择忽略该信号，或者提供一个该信号发生时即被调用的函数（信号处理程序）。这种信号的系统默认动作是忽略。
调用wait和waitpid函数会发生：
（1）如果其所有子进程都还在运行，则阻塞。
（2）如果一个子进程已经终止，正等待父进程获取其终止状态，则获取该子进程的终止状态立即返回。
（3）如果他没有任何子进程，立即出错返回。
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两个函数的区别：
（1）一个子进程终止前，wait使其调用者阻塞。而waitpid有一个选项，可使调用者不阻塞。
（2）waitpid并不等待在其调用之后的第一个终止子进程，他有若干选项，可以控制他所等待的进程。
wait函数只要又一个线程终止就返回，如果要等待一个特定的进程就需要使用waitpid函数。
waitpid有一个pid参数：
pid == -1 等待任意一子进程，等效于wait函数
pid > 0 等待进程ID = pid的子进程
pid == 0 等待组ID等于调用进程组ID的任一子进程
pid < -1 等待组ID等于pid绝对值的任一子进程
waitpid提供了wait没有提供的3个功能：
（1）waitpid可等待一个特定的进程，而wait则返回任一终止子进程的状态。
（2）waitpid提供了一个wait的非阻塞版本。有时候希望获得一个子进程的状态，但不想阻塞
（3）waitpid通过WUNTRACED和WCONTINUED选项支持作业控制。
函数waitid:
与waitpid相似，waitid允许一个进程指定要等待的子进程。使用两个单独的参数表示要等待的子进程所属的类型那，而不是将此与进程ID或进程组ID组合成一个参数。
函数wait3和wait4：
比wait waitpid waitid多了一个参数，该参数允许内核返回由终止进程以及所有子进程使用的资源概况。包括用户CPU时间总量、系统CPU时间总量、缺页次数、接收到信号的次数等。
竞争条件：
在上面的8-8例程中，我们调用sleep（2）函数，使得child1线程也就是child2线程的父进程提前执行到exit那2的父进程就变成了init进程。如果在一个负荷较重的系统中，有可能在进程child2醒来之后child1还没得到执行机会，使得线程child2还是在child1之前执行，那么打印得到的线程id将会是线程child1而不是init。
如果一个进程希望等待一个子进程终止，则他必须调用wait函数中的一个。如果一个进程要等待其父进程终止，则可使用下列形式的循环：
while(getppid() != 1)
sleep(1);
这种形式叫做 轮询（polling），他的问题是浪费了CPU时间。为了避免这种轮询机制，多个进程之间需要使用某种形式的信号————信号机制。
这样一种情况：在fork之后父进程和子进程都有一些事情要做。比如，父进程可能要用子进程ID更新日志文件中的一个记录，而子进程则可能要为父进程创建一个文件。这样两个进程之间的某些操作要等待另一个进程的进展，为了满足这种形式可能需要如下形式：
#include "apue.h"
TELL_WAIT(); /*set things up for TELL_xxx & WAIT_xxx*/
if ((pid = fork()) < 0)
err_sys("fork error");
else if(pid == 0){ /* child */
/* child does whatever is necessary...*/
TELL_PARENT(getppid()); /*tell parent we're done*/
WAIT_PARENT(); /* and wait for parent */
/* and the child continues on its way... */
exit(0);
}
/* parent does whatever is necessary...*/
TELL_CHILD(pid); /* tell child we're done */
WAIT_CHILD(); /*and wait for child */
/* and the parent continues on its way...*/
exit(0);
假定在头文件apue.h中定义了需要使用的各个变量。5个例程TELLWAIT、TELL PARENT、TELL_CHILD、WAIT_PRAENT以及WAIT_CHILD可以是宏，也可以是函数。TELL WAIT 可以使用信号实现、管道实现。
例程8-12先使用了不带任何竞争控制的方法，看到两个进程交替输出字符。
然后使用能够TELL和WAIT函数实现8-13的程序。
函数exec：
用fork创建子进程，子进程需要调用exec函数以执行另一个程序（子进程中也需要做一些复杂的操作，而不仅仅是从父进程那里继承下来的变量++--操作而已）。当进程调用exec函数，子进程执行的程序完全换成为新程序，而新程序从其main函数开始执行。因为调用exec函数并不创建新进程，所以前后的进程ID不改变。exec只是就用磁盘上的一个新程序替换了当前进程的正文段、数据段、堆段和栈段。
一共有7个小exec函数可供使用。
用fork创建新进程，用exec可以初始执行新的程序。exit函数和wait函数处理终止和等待终止。这些是我们需要的基本的进程控制原语。
内存空间：正文段（代码段）、数据段（初始化数据段、为初始化数据段bbs）、堆段、栈段 组成了进程的内存地址空间。fork就可以创建新的子进程，拥有自己的地址空间，内容是复制的父进程的地址空间上的内容，共享父进程的文件描述符。exec可以在子进程中执行新的程序，exit函数用来返回当前进程的结束状态给父进程。wait用来在父进程中控制子进程。
1、execl
2、execv
3、execle
4、execve
5、execlp
6、execvp
7、fexecve : 依赖调用进程来寻找正确的可执行文件。避免可执行文件被恶意替换。
1-4使用路径名作为参数，5-6文件名作为参数，7使用文件描述符作为参数
环境变量：
PATH=/bin:/usr/bin:/usr/local/bin:
更改用户ID和更改组ID：
函数setreuid和setregid：交换实际用户ID和有效用户ID的值
函数seteuid和setegid：类似于setuid和setgid，但只更改有效用户ID和有效组ID
组ID：上述方法都适用于组ID。
解释器文件：
UNIX系统都支持解释器文件（Interpret file）。这中文本文件，其起始行形式是： #! pathname [optional-argument]
在！和pathname之间的空格是可选的。最常见的解释器文件以下列行开始：
#! /bin/sh
pathname 一般都是以/开头的绝对路径。
程序中用execl调用解释器文件，解释器文件描述了调用那些解释文件，用bash，解释文件执行特定的功能，一般都是可执行文件。
好处：
（1）有些程序使用某种语言写的脚本，解释器文件可将这个事实隐藏起来。比如，只需要使用下列命令行：
awkexample optional-arguments
否则：
awk -f awkexample optional-arguments
（2）解释器脚本效率高。如果将程序放在一个shell脚本中：
awk 'BEGIN{
for(i = 0; i < ARGC; i ++)
printf "ARGV[%d] = %s
",i , ARGV[i]
exit
}' $*
这种办法的问题是要求做更多工作。首先，shell读次命令，然后试图execlp次文件名。因为shell脚本是一个可执行文件，
但却不是机器可执行的，于是返回一个错误，execlp才明白文件是一个shell脚本。然后执行/bin/sh,并以shell脚本的路
径名作为参数，shell正确的执行我们的shell脚本，但是为了awk程序，它调用fork、exec、wait。于是会造成很多开销。
（3）解释器脚本使我们可以使用除/bin/sh以外的其他shell来编写shell脚本。
函数system：
用来在程序中执行一个命令字符串。
比如：system("date"); 等效于 在命令行中 date命令
这里可以是任何的命令，当然也包括自己写的可执行程序（命令）。
好处是system进行了所需要的各种出错处理以及信号处理。
用户标识：
任何一个进程都可以得到其实际用户ID和有效用户ID以及组ID。但是有时候我们希望得到运行该程序用户的登录名。
进程调度：
调度策略和调度优先级是由内核确定的。进程可以通过调整nice值选择以更低优先级运行（通过降低nice值来降低它对CPU的占有，因此该进程是“友好的”）。
nice值越低，优先级越高。可以通过nice函数来获取nice值。
进程时间：
时钟时间(墙上时钟时间wall clock time)：从进程从开始运行到结束，时钟走过的时间，这其中包含了进程在阻塞和等待状态的时间。
用户CPU时间：就是用户的进程获得了CPU资源以后，在用户态执行的时间。
系统CPU时间：用户进程获得了CPU资源以后，在内核态的执行时间。
用户态：程序运行在0级（最高特权级）
内核态：程序运行在3级（最低特权级）
转换：当用户态产生 （1）系统调用，会进入内核态； （2）产生异常，调用内核的异常处理程序；（3）外围设备中断，暂停用户态执行转而调用系统中断服务程序。
每天学一点Linux命令：
1. 在gcc编译源文件时，可能会因为一些警告导致源程序无法编译下去（比如：除0），可以在命令加入+ -w 来消除所有警告 -W是显示所有警告
2. find .|xargs grep -r "TELL_WAIT" -l 我希望在当前目录下的所有文件中找到包含“TELL_WAIT”的文件 ； 命令详解：
find命令：find /etc -name "*.log" 从/etc下查找“.log”文件
. （|前面的.）代表搜索的文件路径
|xargs代表从输入中构建和执行shell命令，参数是|前面的 find . 意思是在当前路径下查找
grep命令：使用正则表达是查找文本
-r 当前目录以及其子目录中
-l 只显示文件名，不+会产生更详细的信息
find /usr/share/man -type f -print | xargs grep getrlimit 在路径下 找到包含getrlimit的文件， -type f限定输出列表只包含普通文件。
管道和xargs区别：
管道是实现“将前面的标准输出作为后面的标准输入”
xargs是实现“将标准输入作为命令的参数”
你可以试试运行：
代码:
echo "--help"|cat
echo "--help"|xargs cat
看看结果的不同。