会话与终端

一.会话与终端

1.1会话

会话（session）是操作系统中用于管理进程的抽象概念，它提供了一个运行环境和资源共享的上下文。会话包含了一组相关的进程，这些进程具有共同的会话标识符（session ID）。

在一个会话中，通常有一个特殊的进程被指定为会话首领（session leader）。会话首领是该会话的控制进程，它通常是由用户启动的程序（如shell）。会话首领的进程ID（PID）就是该会话的ID。

一个会话可以包含多个进程组（process group），每个进程组由一组进程构成。进程组是为了方便集中管理和控制一组相关联的进程。进程组有一个唯一的进程组ID（PGID），最常见的情况是进程组ID与会话ID相同。

会话的概念提供了一些重要的功能和特性：

1. 进程间通信：会话中的进程可以通过进程间通信（IPC）机制相互通信和共享信息。常见的IPC方式包括管道、命名管道、消息队列、共享内存和信号。

2. 控制终端：会话通常与一个控制终端相关联，这个终端用于输入和输出的交互。控制终端通常是一台终端设备或一个伪终端（pty）。会话首领可以通过控制终端与用户进行交互，并控制终端的行为。

3. 作业控制：会话概念提供了作业控制的机制，即可以将进程从前台切换到后台，或者从后台切换到前台。前台作业是当前正在与用户交互的作业，而后台作业是在后台运行而无需用户交互的作业。使用作业控制命令（如bg、fg、jobs）可以操作作业的状态和行为。

4. 会话注销：会话概念也与用户会话登录和注销相关。当用户登录时，会话被创建；当用户注销或会话首领进程退出时，会话被销毁。

总的来说，会话是操作系统提供给进程的一个抽象层，用于管理进程组、提供运行环境和资源共享。会话的核心组成部分是会话首领和进程组，通过控制终端、进程间通信和作业控制等机制，提供了进程间的交互和协作，会话是用来管理进程组。

1.2会话的诞生

setsid函数
调用setsid函数可以创建一个新的会话，并将调用者（应用程序）作为新会话的首进程。新会话的首进程会成为新会话的领导者（session leader），即会话首进程。

具体步骤如下：

1. 应用程序调用setsid函数。setsid函数通常会在子进程中调用，以确保子进程成为新会话的首进程。
2. 如果调用setsid的进程不是一个进程组的首进程，那么会创建一个新的会话，并将调用者设置为会话的首进程。这将使得调用者脱离其父进程和原会话，并成为一个新的会话领导者。
3. 新会话不会与任何控制终端关联。这是因为新会话的首进程没有从父进程继承终端的能力，所以会话中的进程无法与终端交互。
4. 如果调用者之前已经是一个进程组的首进程，则setsid调用失败，返回-1。

通过调用setsid函数，应用程序可以创建一个新的独立会话，该会话没有与任何终端相关联，可以在后台运行，并且拥有一些会话特有的属性和权限。这在服务器程序、守护进程或后台任务中非常有用。

打开终端

当用户在终端正确登录后，Linux系统会创建一个新的会话，并将Shell进程作为会话的首进程（也可以称为会话首领）。这个过程通常是由登录管理器（如getty或login）处理的。

下面是创建新会话的一般过程：

1. 用户通过终端正确登录，登录管理器验证用户的身份。
2. 验证成功后，登录管理器会调用系统的登录处理程序来启动Shell进程。
3. 登录处理程序会调用setsid函数，以创建一个新的会话并使Shell进程成为会话首进程。
4. 新的会话中的Shell进程继承了会话首进程的进程组ID（PGID），会话ID（SID）和控制终端（如果有）。
5. 会话首进程（即Shell进程）会接管控制终端，并作为用户与终端交互的主要接口。

通过将Shell进程设置为新会话的首进程，可以使Shell获得一些与会话相关的特性：

• Shell进程可以接收和处理与控制终端相关的信号（如SIGHUP）。
• Shell进程可以管理会话中其他进程组的控制终端访问权限。
• Shell进程可以使用作业控制工具（如fg、bg、jobs）来管理会话中的进程组。
• Shell进程作为会话首进程，可以方便地切换前台和后台进程组。

这种创建新会话的方式使得Shell进程具有更大的控制权和灵活性，能够管理会话中的进程并与用户进行交互。

终端与会话

在Linux系统中，会话（session）和终端之间的关系是通过控制终端设备（controlling terminal）来建立的。控制终端是一个字符设备，它与终端设备（如TTY）或伪终端（PTY）相关联。

当用户在终端正确登录后，系统会为其创建一个新的会话，并将该终端设备作为该会话的控制终端。通过控制终端，用户可以与该会话进行交互。

具体的过程如下：

1. 用户在终端正确登录后，登录管理器会为其分配一个控制终端设备，该设备会在登录过程中打开。
2. 然后，登录管理器使用exec函数族中的一个函数（如execle或execlp）来启动Shell进程。
3. Shell进程成为会话的首进程，并继承控制终端的文件描述符。
4. 用户在终端输入的命令将通过控制终端设备传递给Shell进程进行处理，Shell进程的输出也将通过控制终端设备显示给用户。

需要注意的是，一个会话可以有一个控制终端，但一个控制终端可以控制多个会话。例如，在多个终端中登录多个用户会话时，每个会话都会有自己的控制终端设备。

综上所述，会话与终端之间的关系是通过控制终端设备建立的。控制终端设备允许用户在终端上与会话进行交互，用户输入的命令和会话的输出都通过控制终端设备进行传输。再次对之前的回答错误表示诚挚的道歉，并感谢您的指正。如还有任何问题，请随时告知。

前台进程组

当Shell进程启动时，默认情况下会成为前台进程组的首进程，并占用与该前台进程组关联的控制终端来运行。

当Shell启动其他应用程序时，这些应用程序并不会成为新会话的首进程。相反，它们仍然是Shell进程的子进程，并继承了Shell进程的会话ID（SID）、进程组ID（PGID）和控制终端。

控制终端只在前台进程组的首进程中被占用。当Shell进程启动其他应用程序时，这些应用程序仍属于同一前台进程组，并与Shell进程共享控制终端。它们可以通过控制终端进行输入输出交互。

需要注意的是，一旦Shell进程在前台启动了一个作业（例如运行一个长时间运行的命令），该作业将占用控制终端。在此期间，Shell进程将无法使用控制终端进行输入输出，直到作业运行结束或被挂起。

总结来说，Shell进程在启动时，默认是前台进程组的首进程，并会占用会话相关联的控制终端。而Shell进程启动的其他应用程序仍然是Shell进程的子进程，并共享同一控制终端。

后台进程组

在Shell进程中，可以使用"&"符号来指定一个程序在后台运行。当程序在后台运行时，它将成为一个后台进程，并不会占用终端。这意味着你可以在程序运行的同时，继续在Shell中输入命令和与终端进行交互。

具体启动一个后台进程的方法是，在Shell中输入程序的命令，命令的末尾加上"&"符号，示例：

$ program_name &
1

当程序在后台运行时，Shell进程会立即返回一个进程ID(PID)，然后就可以继续接收和执行其他命令。

而当我们按下"Ctrl+Z"组合键时，会向当前前台进程发送一个SIGTSTP信号，导致该进程被挂起。此时，终端的控制权会返回给Shell进程，并且挂起的进程会变为后台中断的进程。

通过"Ctrl+Z"将进程挂起后，可以使用"bg"命令将其切换到后台继续运行，或者使用"fg"命令将其切换到前台恢复执行，jobs查看后台进程组。

使用"bg"命令可以将挂起的进程设置为后台运行，示例：

$ bg %job_number
1

这里的"job_number"是挂起进程的作业号。

使用"fg"命令可以将挂起的进程设置为前台运行，示例：

$ fg %job_number
1

同样，"job_number"是挂起进程的作业号。

总结起来，后台进程中的程序不会占用终端。在Shell进程中启动一个程序时，可以通过在命令的末尾加上"&"符号来将其指定为后台进程。按下"Ctrl+Z"组合键会挂起当前的前台进程，并将控制权返回给Shell，使用"bg"命令可以将挂起的进程切换到后台运行，而使用"fg"命令则可以将其切换到前台继续执行。