标签:pts 标准 套接字 系统 设备 c函数 creat 打开 这一
fork()
用来创建进程fork(void)
在linux中所有进程都是由init进程直接或间接创建
成功:在父进程中将返回子进程的PID;子进程返回0,以区别父进程
失败:父进程中返回-1
1 #include <stdio.h>
2 #include <unistd.h>
3 #include <sys/types.h>
4
5 int main(int argc,char *argv[])
6 {
7 pid_t pid;
8 if((pid=fork())==-1)
9 printf("fork error");
10 printf("bye\n");
11 printf("当前进程的进程号pid:%d\n当前进程的父进程号ppid:%d\n",getpid(),getppid());
12 return 0;
13 }
结果:
[root@sun PCB]# ps aux
root 3905 0.0 0.1 108468 1904 pts/0 S Dec17 0:00 bash
[root@sun PCB]# ./fork
bye
bye
当前进程的进程号pid:4570
当前进程的父进程号ppid:3905
pid=fork()中pid的值:4571 //在父进程中将返回子进程的PID
当前进程的进程号pid:4571
当前进程的父进程号ppid:4570
pid=fork()中pid的值:0 //子进程返回0,以区别父进程
子进程中的代码在fork返回位置执行;子进程创建成功之后,和父进程同时执行,竞争系统资源,谁先执行由调度算法决定。
父子进程
子进程会复制父进程的几乎所有信息:子进程复制父进程用户空间所有数据;
子进程复制父进程内核空间PCB中绝大多数数据;
一、文件流缓冲区的资源位于用户空间,所以全部复制。即如果流缓冲区中有临时信息,都会复制到子进程的用户空间流缓冲区中。
1 #include <stdio.h>
2 #include <unistd.h>
3 #include <stdlib.h>
4
5 int main(int argc,char *argv[])
6 {
7 pid_t pid;
8 printf("在fork之前,有回车\n");
9 printf("在fork之前,没有回车,getpid()——pid=%d\t",getpid());
10 pid=fork();
11 if(pid==0)
12 printf("\nfork后创建的子进程getpid()——pid=%d\n",getpid());
13 else
14 printf("\nfork后创建的父进程getpid()——pid=%d\n",getpid());
15 }
[root@sun PCB]# ./streamfork
在fork之前,有回车
在fork之前,没有回车,getpid()——pid=5536
fork后创建的父进程getpid()——pid=5536
在fork之前,没有回车,getpid()——pid=5536
fork后创建的子进程getpid()——pid=5537
按照上面所说,子进程要在fork方法执行并返回某值后才会复制代码到子进程,子进程从返回值位置向后执行,不会执行之前的代码,但这段代码却输出了之前的代码,这就是复制了缓冲区的缘故。
之所以出现两次输出,有两方面原因,首先是跟printf的缓冲机制有关,我们在前面说过printf("%d",i)=fprintf(stdout,"%d",i),就是说printf函数输出某些内容时,操作系统仅仅是把该内容放到了stdout的缓冲队列里了,并没有立刻写到屏幕上。但是,只要看到有/n 则会立即刷新stdout,才能够马上打印了。
其次就是因为复制了缓冲区。由于父进程在fork前输出的第二个printf函数时没有回车,而输出流是带缓冲的,从而该信息缓存到用户空间,在fork创建子进程后,系统为子进程复制父进程数据空间以及标准输出缓冲区,子进程刷新了输出缓冲区,将数据输出。
二、子进程复制父进程的数据段,BSS段,代码段,堆空间,栈空间,文件描述符,但是对于文件描述符关联的内核文件表项(即struct file结构体)则是采用共享的方式
1 #include <stdio.h>
2 #include <stdlib.h>
3 #include <string.h>
4 #include <unistd.h>
5 #include <fcntl.h>
6 #include <sys/types.h>
7
8 int main(int argc,char *argv[])
9 {
10 pid_t pid;
11 int fd;
12 int i=1;
13 int status;
14 char *ch1="hello";
15 char *ch2="world";
16 char *ch3="IN";
17 if((fd=open("test.txt",O_RDWR|O_CREAT,0644))==-1)
18 {
19 perror("parent open");
20 exit(EXIT_FAILURE);
21 }
22 if(write(fd,ch1,strlen(ch1))==-1)
23 {
24 perror("parent write");
25 exit(EXIT_FAILURE);
26 }
27 if((pid=fork())==-1)
28 {
29 perror("fork");
30 exit(EXIT_FAILURE);
31 }
32 else if(pid==0)
33 {
34 i=2;
35 printf("in chile\n");
36 printf("i=%d\n",i);
37 if(write(fd,ch2,strlen(ch2)));
38 perror("chile write");
39 return 0;
40 }
41 else
42 {
43 sleep(1);//等待子进程先执行
44 printf("in parent\n");
45 printf("i=%d\n",i);
46 if(write(fd,ch3,strlen(ch3)));
47 perror("parent write");
48 wait(&status);//等待子进程结束
49 return 0;
50 }
51 }
[root@sun PCB]# ./forkfilrstruct
in chile
i=2
chile write: Success
//在这里明显等待1s才出现in parent,即sleep()让父进程等待1s好让子进程完成写ch2的操作,1s后再写ch3
in parent
i=1
parent write: Success
[root@sun PCB]# cat test.txt
helloworldIN
从test.txt的内容可以看出,父子进程对同一个文件操作,写入数据也不覆盖,即说明父子进程共享文件偏移,因此共享文件表项
而从变量i可以看出子进程赋值后父进程的i值不变,说明父子进程各自拥有这一变量的副本,互相不影响。
这里对wait函数稍加介绍:
wait(等待子进程中断或结束)
wait()会暂时停止进程的执行,直到有信号来到或子进程结束。如果在调用wait()时子进程已经结束,则wait()会立即返回子进程结束状态值,由参数status 返回,而子进程的进程识别码也会一起返回。如果不在意结束状态值,则参数status 可以设成NULL。
vfork()
vfolk()创建新进程时不复制父进程的地址空间,而是在必要的时候才申请新的存储空间,共享父进程的代码以及数据段等
1 #include<unistd.h>
2 #include<error.h>
3 #include<sys/types.h>
4 #include<stdio.h>
5 #include<stdlib.h>
6 int glob=6; //已初始化全局变量,存放在数据段
7 int main()
8 {
9 int var;
10 pid_t pid;
11 var=88; //局部变量,存放在栈
12 printf("in beginning:\tglob=%d\tvar=%d\n",glob,var);
13 if((pid=vfork())<0)
14 {
15 perror("vfork");
16 exit(EXIT_FAILURE);
17 }
18 else if(pid==0)
19 {
20 printf("in child,modify the var:glob++,var++\n");
21 glob++;
22 var++;
23 printf("in child:\tglob=%d\tvar=%d\n",glob,var);
24 _exit(0);
25 }
26 else
27 {
28 printf("in parent:\tglob=%d\tvar=%d\n",glob,var);
29 return 0;
30 }
31 }
输出的glob,var的值相同,均是自加之后的结果,说明子进程修改后父进程跟着改变,即两者共享。
若vfork改成fork,则子进程是自加后的结果,父进程不变,说明子进程是父进程的一份复制。
但是由于父子空间共享内存空间,使得由子函数调用vfork创建的子进程(架设子进程为先执行函数的进程)调用其它函数或运行其他程序后会,父进程会出现段错误,如下:
1 #include<stdio.h>
2 #include<unistd.h>
3 #include<stdlib.h>
4 void test()
5 {
6 pid_t pid;
7 pid=vfork();//创建子进程
8 if(pid==-1)
9 {
10 perror("vfork");
11 exit(EXIT_FAILURE);
12 }
13 else if(pid==0) //子进程先运行
14 {
15 printf("1:child pid=%d,ppid=%d\n",getpid(),getppid());
16 return;
17 }
18 else
19 printf("2:parent pid=%d,ppid=%d\n",getpid(),getppid());
20 }
21 void fun()
22 {
23 int i;
24 int buf[100];
25 for(i=0;i<100;i++)
26 buf[i]=0;
27 printf("3:child pid=%d,ppid=%d\n",getpid(),getppid());
28 }
29 int main()
30 {
31 pid_t pid;
32 test();
33 fun();
34 }
1.创建主函数,申请栈空间(局部变量、返回值、参数等)
2.调用test函数,申请test函数的栈空间
3.test函数创建子进程,子进程先运行,在test中输出pid和ppid,清理栈空间
4.子进程调用fun函数,覆盖原来test函数的栈空间,执行完毕后退出
5.父进程从返回处开始执行,可是栈已经不存在了
所以如果希望在创建的子进程中运行新的程序,则用fork()函数创建子进程,再用exec系列函数替代子进程用户空间的资源(代码、堆、栈等),内核信息基本不修改。
execl系列
1 #include <stdio.h>
2 #include <unistd.h>
3 #include <sys/types.h>
4
5 int main(int argc,char* argv[])
6 {
7 pid_t pid;
8 if((pid=fork())<0)
9 {
10 printf("error");
11 }
12 else if(pid==0)
13 {
14 execl("/bin/ls","ls","-l","/home",(char *)0);
15 }
16 else
17 printf("father ok!\n");
18
19 }
[root@sun task]# ./execl
father ok!
[root@sun task]# 总用量 16
drwxr-xr-x. 4 root root 4096 11月 14 23:10 df
drwx------. 29 hadoop hadoop 4096 9月 4 23:15 hadoop
drwx------. 44 sun sun 4096 12月 30 04:45 sun
drwxr-xr-x. 12 root root 4096 12月 30 05:01 test
在执行execl系列函数时,默认情况下,新代码可以使用原来代码中打开的文件描述符,即执行execl时,并不关闭进程原来打开的文件
1 #include <stdio.h>
2 #include <unistd.h>
3 #include <sys/types.h>
4 #include <fcntl.h>
5 #include <string.h>
6 #include <stdlib.h>
7
8 int main(int argc,char* argv[])
9 {
10 int fd,status;
11 pid_t pid;
12 fd=open("test.txt",O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT,0644);//打开文件,产生一个文件描述符fd,从文件尾开始追加
13 if(fd==-1)
14 {
15 perror("open");
16 exit(EXIT_FAILURE);
17 }
18 printf("before child process write\n");
19 system("cat test.txt");//创建新进程,在新进程中运行命令,直到新进程运行结束在运行父进程
20 if((pid=fork())==-1)
21 {
22 perror("fork");
23 exit(EXIT_FAILURE);
24 }
25 if(pid==0)
26 {
27 char buf[128];
28 sprintf(buf,"%d",fd);//将文件描述符写入缓冲区
29 execl("./newcode","newcode",buf,(char *)0);//执行newcode,把文件描述符以参数的形式传递给代码newcode,在newcode中执行对文件的追加写入工作
30 }
31 else
32 {
33 wait(&status);
34 printf("after child_process write\n");
35 system("cat test.txt");
36 }
37 }
1 #include <stdio.h>
2 #include <string.h>
3 #include <unistd.h>
4
5 int main(int argc,char* argv[])
6 {
7 int i;
8 int fd;
9 char *ptr="helloworld\n";
10 fd=atoi(argv[1]);//argv[1]中的值是写入buf的fd=open("test.txt",O_RDWR|O_APPEND|O_CREAT,0644)
11 i=write(fd,ptr,strlen(ptr));//写入fd关联的test.txt中,执行成功,说明原来的文件描述符可以使用
12 if(i<=0)
13 perror("write");
14 close(fd);
15 }
[root@sun task]# ./system_execl
before child process write
我是测试文件
after child_process write
我是测试文件
helloworld
父子进程共享文件描述符:此说法,其实是父子进程共享 文件表项(父进程和子进程共享同一个file table entry)
由于子进程是父进程的拷贝,子进程会拷贝父进程的进程描述符中的文件描述符表,可以说继承父进程的文件描述字(files_struct中的struct file *fd_array[NR_OPEN_DEFAULT]的拷贝)
如果我们没有调用exec函数,则我们父子进程的代码段,堆栈,数据段都完全相同(因为是拷贝),所以此时我们的子进程可以使用fork()之前的fd值,虽然此时fd是属于子进程的数据段(他是之前fd的拷贝)
一个进程一旦调用exec类函数,它本身就"死亡"了,系统把代码段替换成新的程序的代码,废弃原有的数据段和堆栈段,并为新程序分配新的数据段与堆栈段,唯一留下的,就是进程号,也就是说,对系统而言,还是同一个进程,不过已经是另一个程序了。(不过exec类函数中有的还允许继承环境变量之类的信息。)
所以进程的存储映像被新程序代替(也就是说,含有对方地址的套接字地址结构也丢失了),但是由于即便exec之后,打开的文件描述符依然存在,所以我们可以通过调用getpeername(fd.....)获得对端的ip和端口号
一般来说:调用exec之前在进程中打开的描述字在exec之后还是保持打开状态的,我们可以通过fcntl函数设置FD_CLOEXEC描述字标志来关闭。此又称为文件描述字标签,默认情况是清除的
由于exec之后,原来connfd描述字肯定没有了,所以我们必须还原这个connfd
1、把connfd当成一个字符串,作为exec的命令行参数给新程序
2、在调用exec之前,把某个描述字设置成connfd,(通过close(fd),然后调用dup(connfd),则根据规则,使用最小未被使用的fd,及是fd,这样fd就和connfd一样指向同一个文件表项),通常我们用0,1,2设置成connfd。
在C程序中,文件由文件指针或者文件描述符表示。ISO C的标准I/0库函数(fopen, fclose, fread, fwrite, fscanf, fprintf等)使用文件指针,UNIX的I/O函数(open, close, read, write, ioctl)使用文件描述符。下面重点来说下,文件描述符是如何工作的。
文件描述符相当于一个逻辑句柄,而open,close等函数则是将文件或者物理设备与句柄相关联。句柄是一个整数,可以理解为进程特定的文件描述符表的索引。先介绍下面三个概念,后面讲下open、close等操作以后,文件和文件描述符产生什么关系,以及fork后文件描述符的继承等问题。
文件描述符表:用户区的一部分,除非通过使用文件描述符的函数,否则程序无法对其进行访问。对进程中每个打开的文件,文件描述符表都包含一个条目。
系统文件表:为系统中所有的进程共享。对每个活动的open, 它都包含一个条目。每个系统文件表的条目都包含文件偏移量、访问模式(读、写、or 读-写)以及指向它的文件描述符表的条目计数。
内存索引节点表: 对系统中的每个活动的文件(被某个进程打开了),内存中索引节点表都包含一个条目。几个系统文件表条目可能对应于同一个内存索引节点表(不同进程打开同一个文件)。
1、举例: 执行myfd = open( "/home/lucy/my.dat", O_RDONLY); 以后,上述3个表的关系原理图如下:
标签:pts 标准 套接字 系统 设备 c函数 creat 打开 这一
原文地址:http://www.cnblogs.com/-colin/p/7990053.html