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进程间关系:进程、僵尸进程、孤儿进程、进程组、前台进程组、后台进程组、孤儿进程组、会话、控制终端

作者: lesca 分类: Concept, Ubuntu 发布时间: 2011-03-16 17:09 ė浏览 8,150 次 65条评论

不同的shell对使用管道线时创建子进程的顺序不同,本文以bash为例,它是支持作业控制的shell的典型代表。

僵尸进程与孤儿进程

僵尸进程:先于父进程终止,但是父进程没有对其进行善后处理(获取终止子进程有关信息,释放它仍占有的资源)。消灭僵尸进程的唯一方法是终止其父进程。
孤儿进程:该进程的父进程先于自身终止。其特点是PPID=1(init进程的ID)。一个孤儿进程可以自成孤儿进程组。

文中用到的缩写

PID = 进程ID (由内核根据延迟重用算法生成)
PPID = 父进程ID(只能由内核修改)
PGID = 进程组ID(子进程、父进程都能修改)
SID = 会话ID(进程自身可以修改,但有限制,详见下文)
TPGID= 控制终端进程组ID(由控制终端修改,用于指示当前前台进程组)

进程、进程组、会话之间的关系

总体关系

进程属于一个进程组,进程组属于一个会话,会话可能有也可能没有控制终端

会话

  • 会话首进程:
    新建会话时,会话中的唯一进程,其PID=SID。它通常是一个登陆shell,也可以在成为孤儿进程后调用setsid()成为一个新会话。
  • 会话:
    一个或多个进程组的集合。一个登陆shell发起的会话,一般由一个会话首进程、一个前台进程组、一个后台进程组组成。

进程组

一个或多个进程的集合,进程组属于一个会话。fork()并不改变进程组ID。

  • 进程组组长:
    PID与PGID相等的进程。组长可以改变子进程的进程组ID,使其转移到另一进程组。
    例如一个shell进程(下文均以bash为例),当使用管道线时,如echo "hello" | cat,bash以第一个命令的进程ID为该管道线内所有进程设置进程组ID。此时echocat的进程组ID都设置成echo的进程ID。
  • 前台进程组
    该进程组中的进程能够向终端设备进行读、写操作的进程组。
    登陆shell(例如bash)通过调用tcsetpgrp()函数设置前台进程组,该函数将终端设备的fd(文件描述符)与指定进程组关联。成为前台进程组的进程其TPGID=PGID,常常可以通过比较他们来判断前后台进程组。
  • 后台进程组
    一个会话中,除前台进程组、会话首进程以外的所有进程组。该进程组中的进程能够向终端设备,但是当试图终端设备时,将会收到SIGTTIN信号,并停止。登录shell可以根据设置在终端上发出一条消息[1]通知用户有进程欲求终端。
    前台进程组ID只能有一个,而后台进程组同时可存在多个。后台进程组的PGID≠TPGID。

孤儿进程组

  • 定义1
    该组中的每个成员的父进程要么是该组的一个成员,要么不是该组所属会话的成员
  • 定义2
    不是孤儿进程组的条件是,该组中有一个进程,其父进程属于同一会话的另一个组中。
    也就是说,将该父进程终止就能使该进程组成为僵尸进程孤儿进程(感谢网友”hello”的指正)。这个父进程通常是这个进程组的组长进程,因为只有它的父进程在这个进程组外,而其他进程(组长的子进程)的父进程都是组长进程的ID。

解析:产生一个僵尸进程(组)并读终端

  1. 由组长fork()产生的子进程其进程组ID不变(因为fork()不改变进程组ID)
  2. 若组长是bash,则将子进程的进程组ID设置成第一个命令的PID,即由第一个命令当组长,并成为一个新的进程组
  3. 由bash产生的新进程组中,至少要有一个进程的PPID指向该bash,否则该进程组成为孤儿进程组,无法将进程状态的改变通知bash
  4. bash通过wait函数族检测子进程(新的进程组)的状态,从而决定如何设置前台进程组ID(给指定的终端设备)
  5. 后台进程(组)试图控制终端设备时,终端驱动程序向其发送SIGTTIN信号,此时应当由bash唤醒该进程(组),使之进入前台
  6. 对于孤儿进程(组),bash无法知晓其状态,因为bash不知道其PID,而唯一知道其PID的进程已经终止,也就无法知晓其组ID,从而不能将其组ID放入前台。如果孤儿进程(组)试图读取终端,read()调用将失败,并将errno置为EIO。

注释

[1] 可以通过使用stty tostop命令禁止后台进程组向终端进行操作,当发出写请求时,将会收到SIGTTOU信号。

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5 Comments

  1. hello 2011-06-13 at 10:15

    将该父进程终止就能使该进程组成为僵尸进程
    应该是 孤儿进程吧?

  2. hello 2011-06-13 at 10:17

    父进程退出后,子进程就会被init收养,不会成为僵死进程

    1. lesca 2011-06-13 at 17:33

      感谢指正,文章已修改。

      1. zyymcu 2011-10-28 at 15:29

        准确的说,父进程退出到子进程被收养期间,子进程就是僵死进程状态。

  3. Jerry Lee 2012-07-09 at 21:56

    不错!看了几篇,这个说的清楚!

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