Android C++ 系列：Linux 进程间关系

2021 年 12 月 02 日
本文字数：2936 字
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1. 终端

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)，在前面文章我们说过，控制终端是保存在 PCB 中的信息，而我们知道 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。在前面信号文章中还提过，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。

init-->fork-->exec-->getty-->用户输入账号-->login-->输入密码-->exec-->shell

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文件与 I/O 文章中提过，每个进程都可以通过一个特殊的设备文件/dev/tty 访问它的控制终端。事实上每个终端设备都对应一个不同的设备文件，/dev/tty 提供了一个通用的接口，一个进程要访问它的控制终端既可以通过/dev/tty 也可以通过该终端设备所对应的设备文件来访问。ttyname 函数可以由文件描述符查出对应的文件名，该文件描述符必须指向一个终端设备而不能是任意文件。下面我们通过实验看一下各种不同的终端所对应的设备文件名。

#include <unistd.h> #include <stdio.h>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;}

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硬件驱动程序负责读写实际的硬件设备，比如从键盘读入字符和把字符输出到显示器，线路规程像一个过滤器，对于某些特殊字符并不是让它直接通过，而是做特殊处理，比如在键盘上按下 Ctrl-Z，对应的字符并不会被用户程序的 read 读到，而是被线路规程截获，解释成 SIGTSTP 信号发给前台进程，通常会使该进程停止。线路规程应该过滤哪些字符和做哪些特殊处理是可以配置的。

1.1 网络终端

虚拟终端或串口终端的数目是有限的，虚拟终端(字符控制终端)一般就是/dev/tty1∼/ dev/tty6 六个，串口终端的数目也不超过串口的数目。然而网络终端或图形终端窗口的数目却是不受限制的，这是通过伪终端(Pseudo TTY)实现的。一套伪终端由一个主设备(PTY Master)和一个从设备(PTY Slave)组成。主设备在概念上相当于键盘和显示器，只不过它不是真正的硬件而是一个内核模块，操作它的也不是用户而是另外一个进程。从设备和上面介绍的/dev/tty1 这样的终端设备模块类似，只不过它的底层驱动程序不是访问硬件而是访问主设备。网络终端或图形终端窗口的 Shell 进程以及它启动的其它进程都会认为自己的控制终端是伪终端从设备，例如/dev/pts/0、/dev/pts/1 等。下面以 telnet 为例说明网络登录和使用伪终端的过程。

如果 telnet 客户端和服务器之间的网络延迟较大，我们会观察到按下一个键之后要过几秒钟才能回显到屏幕上。这说明我们每按一个键 telnet 客户端都会立刻把该字符发送给服务器，然后这个字符经过伪终端主设备和从设备之后被 Shell 进程读取，同时回显到伪终端从设备，回显的字符再经过伪终端主设备、telnetd 服务器和网络发回给 telnet 客户端，显示给用户看。也许你会觉得吃惊，但真的是这样:每按一个键都要在网络上走个来回!

2. 进程组

一个或多个进程的集合,进程组 ID 是一个正整数。用来获得当前进程进程组 ID 的函数：

pid_t getpgid(pid_t pid) pid_t getpgrp(void)

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获得父子进程进程组

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <unistd.h>int main(void) {  pid_t pid;  if ((pid = fork()) < 0) {       perror("fork");      exit(1);  }else if (pid == 0) {    printf("child process PID is %d\n",getpid());     printf("Group ID is %d\n",getpgrp());     printf("Group ID is %d\n",getpgid(0));     printf("Group ID is %d\n",getpgid(getpid()));     exit(0);  }  sleep(3);  printf("parent process PID is %d\n",getpid());   printf("Group ID is %d\n",getpgrp());  return 0; }

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组长进程标识:其进程组 ID==其进程 ID

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

int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid)

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如改变子进程为新的组，应在 fork 后，exec 前使用
非 root 进程只能改变自己创建的子进程，或有权限操作的进程

setpgid()加入一个现有的进程组或创建一个新进程组,如改变父子进程为新的组

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>int main(void) {  pid_t pid;  if ((pid = fork()) < 0) {     perror("fork");    exit(1);  } else if (pid == 0) {    printf("child process PID is %d\n",getpid());    printf("Group ID of child is %d\n",getpgid(0)); // 返回组id sleep(5);    printf("Group ID of child is changed to %d\n",getpgid(0));     exit(0);  }  sleep(1);  setpgid(pid,pid); // 父进程改变子进程的组id为子进程本身  sleep(5);  printf("parent process PID is %d\n",getpid());  printf("parent of parent process PID is %d\n",getppid());   printf("Group ID of parent is %d\n",getpgid(0));   setpgid(getpid(),getppid()); // 改变父进程的组id为父进程的父进程   printf("Group ID of parent is changed to %d\n",getpgid(0));  return 0; }

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3. 会话

 pid_t setsid(void)

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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)
该进程成为一个新进程组的组长进程。
需有 root 权限(ubuntu 不需要)
新会话丢弃原有的控制终端,该会话没有控制终端
该调用进程是组长进程，则出错返回
建立新会话时，先调用 fork, 父进程终止，子进程调用

 pid_t getsid(pid_t pid)

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pid 为 0 表示察看当前进程 session ID

ps ajx 命令查看系统中的进程。参数 a 表示不仅列当前用户的进程，也列出所有其他用户的进程，参数 x 表示不仅列有控制终端的进程，也列出所有无控制终端的进程，参数 j 表示列出与作业控制相关的信息。

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。

#include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <unistd.h>int main(void) {  pid_t pid;  if ((pid = fork())<0) {     perror("fork");    exit(1);  } else if (pid == 0) {    printf("child process PID is %d\n", getpid());     printf("Group ID of child is %d\n", getpgid(0));     printf("Session ID of child is %d\n", getsid(0));     sleep(10);    setsid(); // 子进程非组长进程，故其成为新会话首进程，且成为组长进程。该进程组id即为会话进程         printf("Changed:\n");    printf("child process PID is %d\n", getpid());    printf("Group ID of child is %d\n", getpgid(0));    printf("Session ID of child is %d\n", getsid(0));     sleep(20);    exit(0);  }  return 0; }

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4.总结

本文介绍了 linux 终端的进程知识，本地终端、网络终端的虚拟终端原理；进程组概念 getpgid、getpgrp；进程会话概念 setsid 等。

发布于: 16 小时前阅读数: 9

原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/6e9e113e441f2af057df65dff】。文章转载请联系作者。

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🏆2021年InfoQ写作平台-签约作者 🏆 2017.10.17 加入

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1.1 网络终端

2. 进程组

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