3. 进程管理

创建进程

在Linux中创建进程通常有两个目的：

• 将同一个程序分成多个进程进行处理(例如，使用Web服务器接收多个请求)
• 创建另一个程序(例如，从bash启动一个新的程序)

为了达成这两个目的，Linux提供了fork()函数与execve()函数（其底层分别请求名为clone()与execve()的系统调用）

fork函数

fork函数可以让同一个程序分成多个进程进行处理。在调用fork()函数后，就会基于发起调用的进程，创建一个新的进程。发出请求的进程称为父进程，新创建的进程称为子进程。

创建新进程的流程如下：

1. 为子进程申请内存空间，并复制父进程的内存到子进程的内存空间

2. 父进程与子进程分裂成两个进程，以执行不同的代码。实现依赖于fork()函数分别返回不同的值给父进程和子进程。

• fork()会返回0给子进程
• fork()会返回新创建的子进程id给父进程

execve函数

启动另一个程序的流程：

1. 读取可执行文件，并读取创建进程的内存映像所需的信息

• 包括代码的代码段在文件中的偏移量，大小，以及内存映像的起始地址
• 包含代码以外的变量等数据的数据段在文件中的偏移量，大小，以及内存映像的起始地址
• 程序执行的第一条指令的内存地址(入口点)
  

2. 用新进程的数据覆盖当前进程的内存
   基于读取的信息，将程序映射到内存上。
   

3. 从最初的命令开始运行新的进程

在启动另一个程序时，并非新增一个进程，而是替换了当前进程

Linux的可执行文件的结构遵循的是ELF(Executable and Linkable Format)的格式，其相关信息可以通过readelf命令来获取。

• -h选项：可以获取起始地址
  

• -S选项：可以获取代码段与数据段在文件中的偏移量，大小和起始位置

  • 输出的数据每两行为一组
  • 全部数值皆为十六进制数
  • 在每组的第一行的第2个字段中，.text对应的是代码段的信息，.data对应的是数据段的信息
  • 在这些信息中，对于每组输出，只需要关注以下内容即可：
    • 每组的第1行的第4个字段 address：内存映像的起始地址
    • 每组的第1行的第5个字段 offset：在文件中的偏移量
    • 每种的第2行的第一个字段 size： 大小

# 获取/bin/sleep的elf信息
readelf -h /bin/sleep

在程序运行时创建的进程的内存映像信息，可以从/proc/{pid}/maps这个文件中找到。

在打算新建一个别的进程时，通常采用被称为fork and exec的方式，即由父进程调用fork()创建子进程，再由子进程调用exec()。

结束进程

可以使用_exit()函数(底层发起exit_group()系统调用)来结束进程。在进程运行结束后，所有分配给进程的内存将被回收。

不过，通常我们很少会直接调用_exit()函数，而是通过调用C标准库的exit()函数结束进程的运行。