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exit和_exit(Linux进程控制

Posted on 2009-02-17 17:42 Prayer 阅读(1169) 评论(0)  编辑 收藏 引用 所属分类: LINUX/UNIX/AIX
作为系统调用而言,_exit和exit是一对孪生兄弟,它们究竟相似到什么程度,我们可以从Linux的源码中找到答案:

#define __NR__exit __NR_exit /* 摘自文件include/asm-i386/unistd.h第334行 */


"__NR_"是在Linux的源码中为每个系统调用加上的前缀,请注意第一个exit前有2条下划线,第二个exit前只有1条下划线。

这时随便一个懂得C语言并且头脑清醒的人都会说,_exit和exit没有任何区别,但我们还要讲一下这两者之间的区别,这种区别主要体现在它们在函数库中的定义。_exit在Linux函数库中的原型是:

#i nclude<unistd.h>
            void _exit(int status);


和exit比较一下,exit()函数定义在stdlib.h中,而_exit()定义在unistd.h中,从名字上看,stdlib.h似乎比unistd.h高级一点,那么,它们之间到底有什么区别呢?让我们先来看流程图,通过下图,我们会对这两个系统调用的执行过程产生一个较为直观的认识。


从图中可以看出,_exit()函数的作用最为简单:直接使进程停止运行,清除其使用的内存空间,并销毁其在内核中的各种数据结构;exit()函数则在这些基础上作了一些包装,在执行退出之前加了若干道工序,也是因为这个原因,有些人认为exit已经不能算是纯粹的系统调用。

exit()函数与_exit()函数最大的区别就在于exit()函数在调用exit系统调用之前要检查文件的打开情况,把文件缓冲区中的内容写回文件,就是图中的"清理I/O缓冲"一项。

在Linux的标准函数库中,有一套称作"高级I/O"的函数,我们熟知的printf()、fopen()、fread()、fwrite()都在此列,它们也被称作"缓冲I/O(buffered I/O)",其特征是对应每一个打开的文件,在内存中都有一片缓冲区,每次读文件时,会多读出若干条记录,这样下次读文件时就可以直接从内存的缓冲区中读取,每次写文件的时候,也仅仅是写入内存中的缓冲区,等满足了一定的条件(达到一定数量,或遇到特定字符,如换行符和文件结束符EOF),再将缓冲区中的内容一次性写入文件,这样就大大增加了文件读写的速度,但也为我们编程带来了一点点麻烦。如果有一些数据,我们认为已经写入了文件,实际上因为没有满足特定的条件,它们还只是保存在缓冲区内,这时我们用_exit()函数直接将进程关闭,缓冲区中的数据就会丢失,反之,如果想保证数据的完整性,就一定要使用exit()函数。

请看以下例程:

/* exit2.c */
            #i nclude<stdlib.h>
            main()
            {
            printf("output begin
            ");
            printf("content in buffer");
            exit(0);
            }


编译并运行:

$gcc exit2.c -o exit2
            $./exit2
            output begin
            content in buffer
            /* _exit1.c */
            #i nclude<unistd.h>
            main()
            {
            printf("output begin
            ");
            printf("content in buffer");
            _exit(0);
            }


编译并运行:

$gcc _exit1.c -o _exit1
            $./_exit1
            output begin


在Linux中,标准输入和标准输出都是作为文件处理的,虽然是一类特殊的文件,但从程序员的角度来看,它们和硬盘上存储数据的普通文件并没有任何区别。与所有其他文件一样,它们在打开后也有自己的缓冲区。

请读者结合前面的叙述,思考一下为什么这两个程序会得出不同的结果。相信如果您理解了我前面所讲的内容,会很容易的得出结论。

在这篇文章中,我们对Linux的进程管理作了初步的了解,并在此基础上学习了getpid、fork、exit和_exit四个系统调用。在下一篇文章中,我们将学习与Linux进程管理相关的其他系统调用,并将作一些更深入的探讨。

 

 

前面的文章中,我们已经了解了父进程和子进程的概念,并已经掌握了系统调用exit的用法,但可能很少有人意识到,在一个进程调用了exit之后,该进程并非马上就消失掉,而是留下一个称为僵尸进程(Zombie)的数据结构。在Linux进程的5种状态中,僵尸进程是非常特殊的一种,它已经放弃了几乎所有内存空间,没有任何可执行代码,也不能被调度,仅仅在进程列表中保留一个位置,记载该进程的退出状态等信息供其他进程收集,除此之外,僵尸进程不再占有任何内存空间。从这点来看,僵尸进程虽然有一个很酷的名字,但它的影响力远远抵不上那些真正的僵尸兄弟,真正的僵尸总能令人感到恐怖,而僵尸进程却除了留下一些供人凭吊的信息,对系统毫无作用。

也许读者们还对这个新概念比较好奇,那就让我们来看一眼Linux里的僵尸进程究竟长什么样子。

当一个进程已退出,但其父进程还没有调用系统调用wait(稍后介绍)对其进行收集之前的这段时间里,它会一直保持僵尸状态,利用这个特点,我们来写一个简单的小程序:

/* zombie.c */
            #i nclude
            #i nclude
            main()
            {
            pid_t pid;
            pid=fork();
            if(pid<0) /* 如果出错 */
            printf("error occurred!n");
            else if(pid==0) /* 如果是子进程 */
            exit(0);
            else  /* 如果是父进程 */
            sleep(60); /* 休眠60秒,这段时间里,父进程什么也干不了 */
            wait(NULL); /* 收集僵尸进程 */
            }


sleep的作用是让进程休眠指定的秒数,在这60秒内,子进程已经退出,而父进程正忙着睡觉,不可能对它进行收集,这样,我们就能保持子进程60秒的僵尸状态。

编译这个程序:

$ cc zombie.c -o zombie


后台运行程序,以使我们能够执行下一条命令:

$ ./zombie &
            [1] 1577


列一下系统内的进程:

$ ps -ax
            ...     ...
            1177 pts/0       S         0:00 -bash
            1577 pts/0       S         0:00 ./zombie
            1578 pts/0       Z         0:00 [zombie ]
            1579 pts/0       R         0:00 ps -ax

没有出现Z的zombie

看到中间的"Z"了吗?那就是僵尸进程的标志,它表示1578号进程现在就是一个僵尸进程。

我们已经学习了系统调用exit,它的作用是使进程退出,但也仅仅限于将一个正常的进程变成一个僵尸进程,并不能将其完全销毁。僵尸进程虽然对其他进程几乎没有什么影响,不占用CPU时间,消耗的内存也几乎可以忽略不计,但有它在那里呆着,还是让人觉得心里很不舒服。而且Linux系统中进程数目是有限制的,在一些特殊的情况下,如果存在太多的僵尸进程,也会影响到新进程的产生。那么,我们该如何来消灭这些僵尸进程呢?

先来了解一下僵尸进程的来由,我们知道,Linux和UNIX总有着剪不断理还乱的亲缘关系,僵尸进程的概念也是从UNIX上继承来的,而UNIX的先驱们设计这个东西并非是因为闲来无聊想烦烦其他的程序员。僵尸进程中保存着很多对程序员和系统管理员非常重要的信息,首先,这个进程是怎么死亡的?是正常退出呢,还是出现了错误,还是被其它进程强迫退出的?其次,这个进程占用的总系统CPU时间和总用户CPU时间分别是多少?发生页错误的数目和收到信号的数目。这些信息都被存储在僵尸进程中,试想如果没有僵尸进程,进程一退出,所有与之相关的信息都立刻归于无形,而此时程序员或系统管理员需要用到,就只好干瞪眼了。

那么,我们如何收集这些信息,并终结这些僵尸进程呢?就要靠我们下面要讲到的waitpid调用和wait调用。这两者的作用都是收集僵尸进程留下的信息,同时使这个进程彻底消失。下面就对这两个调用分别作详细介绍。


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