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任务与进程

任务是一个工作单元或者执行单元。任务会包含一个抽象的引用指向一个进程或一个进程组,被称为任务id。任务是被交互地启动的。

进程(Process)是计算机中的程序关于某数据集合上的一次运行活动,是系统进行资源分配和调度的基本单位,是操作系统结构的基础。

任务类型

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cmd [arg …]                   # 前台任务
cmd [arg …]& # 后台任务
cmd1 [arg …] | cmd2 [arg …] # 多个命令组成的任务

任务查看与管理

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ctrl + z                # 将前台任务切换至后台,并暂停
fg [jobspec …] # 将后台任务切换至前台,并执行
bg [jobspec …] # 执行后台任务
disown [jobspec …] # 取消后台任务
jobs [jobspec …] # 查看后台任务
jobs –l # 列出进程组ID
jobs –p # 仅列出进程组ID
jobs –r # 仅列出正在执行的任务
jobs –s # 仅列出停止的任务
jobs -x cmd [arg …] # 将cmd命令中的任务ID转成进程ID,并执行

+ 代表最近被放到背景的工作号码
- 代表最近最后第二个被放置到背景中的工作号码

进程、进程组和会话

  1. 每个会话有1个或多个进程组组成,可能有一个领头进程((session leader)),也可能没有。
  2. 会话领导进程的PID成为识别会话的SID(session ID) 。
  3. 会话中的每个进程组称为一个工作(job)。
  4. 会话可以有一个进程组成为会话的前台工作(foreground),而其他的进程组是后台工作(background)。
  5. 每个会话可以连接一个控制终端(control terminal)。当控制终端有输入输出时,都传递给该会话的前台进程组。由终端产生的信号,比如CTRL+Z, CTRL+\,会传递到前台进程组。
  6. 会话的意义在于将多个job(进程组)囊括在一个终端,并取其中的一个job(进程组)作为前台,来直接接收该终端的输入输出以及终端信号。 其他工作在后台运行。

Hang Up

在Unix的早期版本中,每个终端都会通过modem和系统通讯。当用户logout时,modem就会挂断(hang up)电话。同理,当modem断开连接时,就会给终端发送hangup信号来通知其关闭所有子进程。

如何避免进程在终端结束时也随之结束呢?

  • 方案一:让进程忽略 HUP 信号
    • nohup cmd [arg …]
    • disown -h [jobspec …]
    • disown –ah
    • disown –rh
  • 方案二:让进程不属于此终端的子进程
    • setsid cmd [arg …]
    • (cmd [arg …] &)

Daemon

在多任务操作系统中,Daemon是作为后台进程运行,而非在一个交互的环境的控制下运行的程度。传统上,Daemon程序会以d作为程序后缀,例如:httpd( Apache服务器)、sshd( SSH服务器)等。

Daemon进程特点

  • 断开控制终端的连接
  • 成为会话的领头进程
  • 成为进程组的领头进程
  • 通过fork和exit成为一个后台进程(一次或两次)
  • 设置根目录/成为当前的工作目录
  • 更改umask允许读写
  • 关闭所有从父进程继承过来的文件描述符,包括标准输出、标准错误
  • 使用日志文件控制台或/dev/null作为标准输入、标准输出和标准错误

Shell实现原理

  • setsid命令,可以让一个进程变成一个新的会话进程
  • cd命令,可以更改进程的工作目录
  • umask命令,可以调整进程的umask模式
  • <>&-,可以关闭文件描述符

Demo代码

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#!/usr/bin/env bash

# 断开控制终端的连接
# 成为会话的领头进程
# 成为进程组的领头进程
if [ 'true' != "$DAEMONIZE" ]
then
export DAEMONIZE=true
setsid /usr/bin/env bash "$0" "$@" &
exit 0
fi

# 设置根目录/成为当前的工作目录
cd /

# 更改umask允许读写
umask 0

# 关闭所有从父进程继承过来的文件描述符
# 使用~/text文件作为标准输出
exec 0<&-
exec 1>~/text
exec 2>&-

# 代码执行区域
while true
do
sleep 5
echo 'Hello World!'
done