Linux进程管理（C语言）
理解进程控制的原理对于理解和修改fio project非常的重要。"fio is an I/O tool meant to be used both for benchmark and stress/hardware verification."
进程
unix提供了大量的从c程序中操作系统的系统调用(别的语言应该也是有的吧)。
创建进程
每一个进程都有一个正数的id，叫做pid。getpid函数返回调用进程的pid，getppid函数返回它的父进程的pid。
fork
exit
父进程和子进程是并发运行的独立进程。内核能够以任意方式交替执行他们的逻辑控制流中的指令。
如果能够在fork函数在父进程和子进程中返回后立即暂停这两个进程，我们会看到每个进程的地址空间都是相同的。(每个进程有相同的用户栈，相同的本地变量值，相同的堆，相同的全局变量值以及相同的代码。然而他们都有自己独立的地址空间)
关于这个，fio这个程序利用到它的地方就是
while (todo) {
struct thread_data *map[REAL_MAX_JOBS];
struct timeval this_start;
int this_jobs = 0, left;
for_each_td(td, i) {
if (td->runstate != TD_NOT_CREATED)
continue;
if (td->o.start_delay) {
spent = utime_since_genesis();
if (td->o.start_delay > spent)
continue;
}
if (td->o.stonewall && (nr_started || nr_running)) {
dprint(FD_PROCESS, "%s: stonewall wait\n",
td->o.name);
break;
}
init_disk_util(td);
td->rusage_sem = fio_mutex_init(FIO_MUTEX_LOCKED);
td->update_rusage = 0;
/*
* Set state to created. Thread will transition
* to TD_INITIALIZED when it's done setting up.
*/
td_set_runstate(td, TD_CREATED);
map[this_jobs++] = td;
nr_started++;
...
if (td->o.use_thread) {
int ret;
dprint(FD_PROCESS, "will pthread_create\n");
ret = pthread_create(&td->thread, NULL,
thread_main, td);
if (ret) {
log_err("pthread_create: %s\n",
strerror(ret));
nr_started--;
break;
}
ret = pthread_detach(td->thread);
if (ret)
log_err("pthread_detach: %s",
strerror(ret));
} else {
pid_t pid;
dprint(FD_PROCESS, "will fork\n");
pid = fork();
if (!pid) {
int ret = fork_main(shm_id, i);
_exit(ret);
} else if (i == fio_debug_jobno)
*fio_debug_jobp = pid;
}
这就相当于这么编程：
#include <stdio.h>
int main()
{
int i=1;
int pid;
while((i--)>=0){
pid=fork();
if(pid==0){
i--;
printf("in the child process.\n");
}
else
printf("in the parent process.\n");
}
}
编译并执行上面那段程序的结果：
root@localhost ~]# ./a.out
in the parent process.
in the child process.
in the parent process.
in the child process.
一共创建了两个进程，只不过在Fio中的子进程的执行是由另外一个函数fork_main和thread_main来决定的。
note:thread main这个函数做了许多事情，会再分析。
回收子进程
当一个进程由于某种原因终止时，内核并不是立即把它从系统中清除。相反，进程被保持在一种已终止的状态中，直到被它的父进程reap。当父进程回收已经终止的子进程时，内核将子进程的退出状态(这是什么样的退出状态呢，留个心)传递给父进程，然后抛弃已终止的进程，从此时开始，该进程就不存在了。
一个终止了但未被回收的进程称为僵尸zombie。
如果父进程没有回收他的zombie就终止了，那么内核就会安排init进程来回收他们。长时间运行的程序，比如shell或者服务器，总是应该回收他们的zombie(总是在消耗系统的存储器资源)。
一个进程可以通过调用waitpid函数来等待它的子进程终止或者停止。
函数原型：
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
定义函数 pid_t waitpid(pid_t pid,int * status,int options);
waitpid - 函数说明
waitpid()会暂时停止目前进程的执行,直到有信号来到或子进程
结束。如果在调用 waitpid()时子进程已经结束,则 waitpid()会立即
返回子进程结束状态值。 子进程的结束状态值会由参数 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。参数 pid 为欲等待的子进程识别码,
其他数值意义如下:
pid<-1 等待进程组识别码为 pid 绝对值的任何子进程。
pid=-1 等待任何子进程,相当于 wait()。
pid=0 等待进程组识别码与目前进程相同的任何子进程。
pid>0 等待任何子进程识别码为 pid 的子进程。
参数options提供了一些额外的选项来控制waitpid，参数 option 可以为 0 或可以用"|"运算符把它们连接起来使用，比如：
ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED);
如果我们不想使用它们，也可以把options设为0，如：
ret=waitpid(-1,NULL,0);
WNOHANG 若pid指定的子进程没有结束，则waitpid()函数返回0，不予以等待。若结束，则返回该子进程的ID。
WUNTRACED 若子进程进入暂停状态，则马上返回，但子进程的结束状态不予以理会。WIFSTOPPED(status)宏确定返回值是否对应与一个暂停子进程。
子进程的结束状态返回后存于 status,底下有几个宏可判别结束情况:
WIFEXITED(status)如果若为正常结束子进程返回的状态，则为真；对于这种情况可执行WEXITSTATUS(status)，取子进程传给exit或_eixt的低8位。
WEXITSTATUS(status)取得子进程 exit()返回的结束代码,一般会先用 WIFEXITED 来判断是否正常结束才能使用此宏。
WIFSIGNALED(status)若为异常结束子进程返回的状态，则为真；对于这种情况可执行WTERMSIG(status)，取使子进程结束的信号编号。
WTERMSIG(status) 取得子进程因信号而中止的信号代码,一般会先用 WIFSIGNALED 来判断后才使用此宏。
WIFSTOPPED(status) 若为当前暂停子进程返回的状态，则为真；对于这种情况可执行WSTOPSIG(status)，取使子进程暂停的信号编号。
WSTOPSIG(status) 取得引发子进程暂停的信号代码,一般会先用 WIFSTOPPED 来判断后才使用此宏。
如果执行成功则返回子进程识别码(PID) ,如果有错误发生则返回
返回值-1。失败原因存于 errno 中。
fio使用waitpid的例子
* Run over the job map and reap the threads that have exited, if any.
*/
static void reap_threads(unsigned int *nr_running, unsigned int *t_rate,
unsigned int *m_rate)
{
...
realthreads = pending = cputhreads = 0;
for_each_td(td, i) {
int flags = 0;
/*
* ->io_ops is NULL for a thread that has closed its
* io engine
*/
if (td->io_ops && !strcmp(td->io_ops->name, "cpuio"))
cputhreads++;
else
realthreads++;
...
flags = WNOHANG;
if (td->runstate == TD_EXITED)
flags = 0;
/*
* check if someone quit or got killed in an unusual way
*/
ret = waitpid(td->pid, &status, flags);
if (ret < 0) {
if (errno == ECHILD) {
log_err("fio: pid=%d disappeared %d\n",
(int) td->pid, td->runstate);
td->sig = ECHILD;
td_set_runstate(td, TD_REAPED);
goto reaped;
}
perror("waitpid");
} else if (ret == td->pid) {
if (WIFSIGNALED(status)) {
int sig = WTERMSIG(status);
if (sig != SIGTERM && sig != SIGUSR2)
log_err("fio: pid=%d, got signal=%d\n",
(int) td->pid, sig);
td->sig = sig;
td_set_runstate(td, TD_REAPED);
goto reaped;
}
if (WIFEXITED(status)) {
if (WEXITSTATUS(status) && !td->error)
td->error = WEXITSTATUS(status);
td_set_runstate(td, TD_REAPED);
goto reaped;
}
}
...
让进程休眠
sleep函数将一个进程挂起一段指定的时间。sleep函数返回0，否则返回剩下的要休眠的秒数(是可能的，因为可能被信号中断而过早的返回)。
另外一个有用的函数是pause，该函数让调用函数休眠，直到该进程收到一个信号。
进程间的信号传递
note:由于时间关系，有空再补充。
源码fio-2.1.10
fio 的详细介绍：请点这里
fio 的下载地址：请点这里
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