Unix 进程一日游

个人博客

企业的后端服务器领域，一直是类 Unix 系统的天下，在系统的众多概念中，进程是应用得以运行的核心所在。

✨ 进程要素

• pid，每个进程都有一个唯一标识；

• ppid，创建该进程的父进程的唯一标识；

• name，除了进程的 pid，也可以给进程设置名称；

• fd，file descriptor，打开文件描述符，Unix 哲学之一：万物皆文件，fd 被用来代表打开的文件，所有设备、socket、pipe 等都对应一个 fd，fd 不会在无关的进程间共享，关于 fd 的一个典型案例是 0/1/2 代表 stdin/stdout/stderr；

• limits，分配给进程的各种资源可以设置限制，可以限制 CPU 使用时间、fd 数量（对高并发有影响）、文件锁数量等，一般有如下两种类型

  • soft limits，进程可以自行修改；

  • hard limits，只有超级用户才能修改；

• env，进程的环境变量，包含若干 k-v 对；

• argv，通过命令行传递给进程的参数数组；

• exit code，进程退出时可以设置退出码（0-255），0 代表成功。

🧙‍♂️ 进程创造

可以通过系统调用 fork 来创建一个进程，调用 fork 的进程称为父进程，创建出来的进程称为子进程，子进程会获得父进程所使用内存的一份完整拷贝（包括 fd）。假设有进程 A 从存储加载了 100 M 的内容到内存，当 A fork 出子进程 B 时，B 会从 A 的内存中拷贝这 100 M 的内容到自己的内存空间，而不用再去存储中加载（采用了 CoW 机制的情况下，只有在某进程发生写的时候才实际分裂出一个内存拷贝）。父进程可以阻塞等待（wait）子进程退出，适用于异步任务场景。

💀 特殊进程

孤儿进程（Orphaned Process），当父进程挂掉而子进程还在执行时，子进程就成为孤儿进程，孤儿进程会托管给 pid 为 1 的守护进程。

僵尸进程（Zombie Process），所有已退出的子进程，如果退出状态没有被 wait（信息一直挂在内核中），就属于僵尸进程。当子进程退出时，内核会登记该进程的退出信息，需要父进程调用 wait 去请求，请求之后内核就会清理掉这部分信息。如果父进程没有使用 wait 等待子进程结束，则需要提前执行 detach 操作，detach 操作会 spawn 出一个线程专门 wait 子进程的退出信息。

守护进程（Daemon Process），没有明确的结束期限，可以执行到地老天荒的后台进程，通常提供基础功能，如 pid 为 1 的 init 进程。

🪁 信号

通过内核作为中转站，一个进程可以发送 signal 给另一个进程，只要知道其 pid。

Action 的类型解释：

• Term，进程立即结束；

• Core，进程立即结束并打印 dump 文件；

• Ign，忽略该信号；

• Stop，进程停止或暂停；

• Cont，进程将继续。

🎯 通信

进程间通信称为 IPC（Inter-Process Communication），可以采用 pipe，进行单工通信，也可以采用 unix socket，供同一台机器上的进程间进行双工通信，unix socket 的方式比 tcp socket 更适合于 IPC。

参考

《Working with Unix Processes》