Опытные программисты часто создают несколько взаимодействующих процессов в рамках одного приложения, чтобы оно могло выполнять группу действий одновременно. Это повышает надежность приложения и позволяет ему использовать уже написанные программы.
Большинство описанных в данной главе функций управления процессами доступно и в других UNIX-системах. В основном они объявлены в файле
<unistd.h>
, но не помешает проверить это в документации.
3.1. Знакомство с процессами
Пользователю достаточно войти в систему, чтобы в ней начали выполняться процессы. Даже если пользователь ничего не запускает, а просто сидит перед экраном и пьет кофе. в системе
все равно "теплится жизнь". Любой выполняющейся программе соответствует один или несколько процессов. Давайте для начала познакомимся с теми из них, которые присутствуют по умолчанию.
3.1.1. Идентификаторы процессов
Каждый процесс в Linux помечается уникальным идентификатором (PID, process identifier). Идентификаторы — это 16-разрядные числа, назначаемые последовательно по мере создания процессов.
У всякого процесса имеется также родительский процесс (за исключением специального демона
init
, о котором рассказывается в разделе 3.4.3, "Процессы-зомби"). Таким образом, все процессы Linux организованы в виде древовидной иерархии, на вершине которой находится процесс
init
. К атрибутам процесса относится идентификатор его предка (PPID, parent process identifier).
Работая с идентификаторами процессов в программах, написанных на языках С и C++, следует объявлять соответствующие переменные как имеющие тип
pid_t
(определен в файле
<sys/types.h>
). Программа может узнать идентификатор своего собственного процесса с помощью системного вызова
getpid
, а идентификатор своего родительского процесса — с помощью вызова
getppid
. В листинге 3.1 показано, как это сделать.
Листинг 3.1. (print-pid.c) Вывод идентификатора процесса
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main {
printf("The process ID is %d\n", (int)getpid);
printf("The parent process ID is %d\n", (int)getppid);
return 0;
}
Обратите внимание на важную особенность: при каждом вызове программа сообщает о разных идентификаторах, поскольку всякий раз запускается новый процесс. Тем не менее, если программа вызывается из одного и того же интерпретатора команд, то родительский идентификатор оказывается одинаковым.
3.1.2. Получение списка активных процессов
Команда
ps
отображает список процессов, работающих в данный момент в системе. Версия этой команды в GNU/Linux имеет множество опций, так как пытается быть совместимой со своими "родственниками" в других UNIX-системах. С помощью опций можно указывать, о каких процессах и какую именно требуется получить информацию.
Будучи вызванной без аргументов, команда ps выводит список тех процессов, управляющим терминалом которых является ее собственный терминал:
% ps
PID TTY TIME CMD
21693 pts/8 00:00:00 bash
21694 pts/8 00:00:00 ps
В данном случае мы видим два процесса. Первый из них.
bash
, — это интерпретатор команд, запущенный на данном терминале. Второй — выполняющийся экземпляр самой команды
ps
. В самом левом столбце, PID, отображаются идентификаторы процессов.
Более полный список можно получить с помощью следующей команды:
% ps -е -о pid,ppid,command
Опция
– е
заставляет команду ps отображать
все процессы, выполняющиеся в системе. Опция
– о pid,ppid,command
сообщает о том, какая информация о процессе нас интересует. В данном случае это идентификатор самого процесса, идентификатор его родительского процесса и команда, посредством которой был запущен процесс.
Форматы вывода команды
ps
В опции
– o
через запятую указываются столбцы которые должны быть включены в вывод команды
ps
. Например, команда
ps -о pid,user,start_time,command
отображает идентификатор процесса, имя его владельца, время запуска а также команду, соответствующую процессу. Полный список опций и столбцов можно узнать на
man
– странице команды
ps
. Имеются три предопределенных формата вывода:
– f
(полный листинг),
– l
(длинный листинг) и
– j
(вывод заданий)
Ниже приведено несколько первых и последних строк, выдаваемых этой командой в нашей системе:
% ps -e -о pid,ppid,command
PID PPID COMMAND
1 0 init [5]
2 1 [kflushd]
3 1 [kupdate]
...
21725 21693 xterm
21727 21725 bash
21728 21727 ps -e -o pid,ppid,command
Заметьте: родительский идентификатор команды
ps
, 21727, соответствует интерпретатору
bash
, из которого была вызвана команда. В свою очередь, родительский идентификатор интерпретатора, 21725, принадлежит программе
xterm
— эмулятору терминала, в котором выполняется интерпретатор.
3.1.3. Уничтожение процесса
Для уничтожения процесса предназначена команда
kill
. Ей достаточно указать идентификатор требуемого процесса.
Команда
kill
посылает процессу сигнал
SIGTERM
, являющийся запросом на завершение. [10] По умолчанию, если в программе отсутствует обработчик данного сигнала, процесс просто завершает свою работу. О сигналах речь пойдет в разделе 3.3, "Сигналы".
3.2. Создание процессов
Существуют два способа создания процессов. Первый из них относительно прост, но применяется редко, поскольку неэффективен и связан со значительным риском для безопасности системы. Второй способ сложнее, но избавлен от недостатков первого.
10
Команда
kill
позволяет посылать процессам и другие сигналы. Об этом рассказывается в разделе 3.4, "Завершение процесса".
3.2.1. Функция system
Функция
system
определена в стандартной библиотеке языка С и позволяет вызывать из программы системную команду, как если бы она была набрана в командной строке. По сути, эта функция запускает стандартный интерпретатор Bourne shell (
/bin/sh
) и передает ему команду на выполнение. Например, программа, представленная в листинге 3.2, вызывает команду