作為系統(tǒng)調(diào)用而言,_exit和exit是一對(duì)孿生兄弟,它們究竟相似到什么程度,我們可以從Linux的源碼中找到答案:
#define __NR__exit __NR_exit /* 摘自文件include/asm-i386/unistd.h第334行 */
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"__NR_"是在Linux的源碼中為每個(gè)系統(tǒng)調(diào)用加上的前綴,請(qǐng)注意第一個(gè)exit前有2條下劃線(xiàn),第二個(gè)exit前只有1條下劃線(xiàn)。
這時(shí)隨便一個(gè)懂得C語(yǔ)言并且頭腦清醒的人都會(huì)說(shuō),_exit和exit沒(méi)有任何區(qū)別,但我們還要講一下這兩者之間的區(qū)別,這種區(qū)別主要體現(xiàn)在它們?cè)诤瘮?shù)庫(kù)中的定義。_exit在Linux函數(shù)庫(kù)中的原型是:
#i nclude<unistd.h>
void _exit(int status);
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和exit比較一下,exit()函數(shù)定義在stdlib.h中,而_exit()定義在unistd.h中,從名字上看,stdlib.h似乎比unistd.h高級(jí)一點(diǎn),那么,它們之間到底有什么區(qū)別呢?讓我們先來(lái)看流程圖,通過(guò)下圖,我們會(huì)對(duì)這兩個(gè)系統(tǒng)調(diào)用的執(zhí)行過(guò)程產(chǎn)生一個(gè)較為直觀(guān)的認(rèn)識(shí)。
從圖中可以看出,_exit()函數(shù)的作用最為簡(jiǎn)單:直接使進(jìn)程停止運(yùn)行,清除其使用的內(nèi)存空間,并銷(xiāo)毀其在內(nèi)核中的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);exit()函數(shù)則在這些基礎(chǔ)上作了一些包裝,在執(zhí)行退出之前加了若干道工序,也是因?yàn)檫@個(gè)原因,有些人認(rèn)為exit已經(jīng)不能算是純粹的系統(tǒng)調(diào)用。
exit()函數(shù)與_exit()函數(shù)最大的區(qū)別就在于exit()函數(shù)在調(diào)用exit系統(tǒng)調(diào)用之前要檢查文件的打開(kāi)情況,把文件緩沖區(qū)中的內(nèi)容寫(xiě)回文件,就是圖中的"清理I/O緩沖"一項(xiàng)。
在Linux的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫(kù)中,有一套稱(chēng)作"高級(jí)I/O"的函數(shù),我們熟知的printf()、fopen()、fread()、fwrite()都在此列,它們也被稱(chēng)作"緩沖I/O(buffered I/O)",其特征是對(duì)應(yīng)每一個(gè)打開(kāi)的文件,在內(nèi)存中都有一片緩沖區(qū),每次讀文件時(shí),會(huì)多讀出若干條記錄,這樣下次讀文件時(shí)就可以直接從內(nèi)存的緩沖區(qū)中讀取,每次寫(xiě)文件的時(shí)候,也僅僅是寫(xiě)入內(nèi)存中的緩沖區(qū),等滿(mǎn)足了一定的條件(達(dá)到一定數(shù)量,或遇到特定字符,如換行符和文件結(jié)束符EOF),再將緩沖區(qū)中的內(nèi)容一次性寫(xiě)入文件,這樣就大大增加了文件讀寫(xiě)的速度,但也為我們編程帶來(lái)了一點(diǎn)點(diǎn)麻煩。如果有一些數(shù)據(jù),我們認(rèn)為已經(jīng)寫(xiě)入了文件,實(shí)際上因?yàn)闆](méi)有滿(mǎn)足特定的條件,它們還只是保存在緩沖區(qū)內(nèi),這時(shí)我們用_exit()函數(shù)直接將進(jìn)程關(guān)閉,緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)就會(huì)丟失,反之,如果想保證數(shù)據(jù)的完整性,就一定要使用exit()函數(shù)。
請(qǐng)看以下例程:
/* exit2.c */
#i nclude<stdlib.h>
main()
{
printf("output begin
");
printf("content in buffer");
exit(0);
}
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編譯并運(yùn)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);
}
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編譯并運(yùn)行:
$gcc _exit1.c -o _exit1
$./_exit1
output begin
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在Linux中,標(biāo)準(zhǔn)輸入和標(biāo)準(zhǔn)輸出都是作為文件處理的,雖然是一類(lèi)特殊的文件,但從程序員的角度來(lái)看,它們和硬盤(pán)上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的普通文件并沒(méi)有任何區(qū)別。與所有其他文件一樣,它們?cè)诖蜷_(kāi)后也有自己的緩沖區(qū)。
請(qǐng)讀者結(jié)合前面的敘述,思考一下為什么這兩個(gè)程序會(huì)得出不同的結(jié)果。相信如果您理解了我前面所講的內(nèi)容,會(huì)很容易的得出結(jié)論。
在這篇文章中,我們對(duì)Linux的進(jìn)程管理作了初步的了解,并在此基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)了getpid、fork、exit和_exit四個(gè)系統(tǒng)調(diào)用。在下一篇文章中,我們將學(xué)習(xí)與Linux進(jìn)程管理相關(guān)的其他系統(tǒng)調(diào)用,并將作一些更深入的探討。
前面的文章中,我們已經(jīng)了解了父進(jìn)程和子進(jìn)程的概念,并已經(jīng)掌握了系統(tǒng)調(diào)用exit的用法,但可能很少有人意識(shí)到,在一個(gè)進(jìn)程調(diào)用了exit之后,該進(jìn)程并非馬上就消失掉,而是留下一個(gè)稱(chēng)為僵尸進(jìn)程(Zombie)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。在Linux進(jìn)程的5種狀態(tài)中,僵尸進(jìn)程是非常特殊的一種,它已經(jīng)放棄了幾乎所有內(nèi)存空間,沒(méi)有任何可執(zhí)行代碼,也不能被調(diào)度,僅僅在進(jìn)程列表中保留一個(gè)位置,記載該進(jìn)程的退出狀態(tài)等信息供其他進(jìn)程收集,除此之外,僵尸進(jìn)程不再占有任何內(nèi)存空間。從這點(diǎn)來(lái)看,僵尸進(jìn)程雖然有一個(gè)很酷的名字,但它的影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)抵不上那些真正的僵尸兄弟,真正的僵尸總能令人感到恐怖,而僵尸進(jìn)程卻除了留下一些供人憑吊的信息,對(duì)系統(tǒng)毫無(wú)作用。
也許讀者們還對(duì)這個(gè)新概念比較好奇,那就讓我們來(lái)看一眼Linux里的僵尸進(jìn)程究竟長(zhǎng)什么樣子。
當(dāng)一個(gè)進(jìn)程已退出,但其父進(jìn)程還沒(méi)有調(diào)用系統(tǒng)調(diào)用wait(稍后介紹)對(duì)其進(jìn)行收集之前的這段時(shí)間里,它會(huì)一直保持僵尸狀態(tài),利用這個(gè)特點(diǎn),我們來(lái)寫(xiě)一個(gè)簡(jiǎn)單的小程序:
/* zombie.c */
#i nclude
#i nclude
main()
{
pid_t pid;
pid=fork();
if(pid<0) /* 如果出錯(cuò) */
printf("error occurred!n");
else if(pid==0) /* 如果是子進(jìn)程 */
exit(0);
else /* 如果是父進(jìn)程 */
sleep(60); /* 休眠60秒,這段時(shí)間里,父進(jìn)程什么也干不了 */
wait(NULL); /* 收集僵尸進(jìn)程 */
}
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sleep的作用是讓進(jìn)程休眠指定的秒數(shù),在這60秒內(nèi),子進(jìn)程已經(jīng)退出,而父進(jìn)程正忙著睡覺(jué),不可能對(duì)它進(jìn)行收集,這樣,我們就能保持子進(jìn)程60秒的僵尸狀態(tài)。
編譯這個(gè)程序:
后臺(tái)運(yùn)行程序,以使我們能夠執(zhí)行下一條命令:
列一下系統(tǒng)內(nèi)的進(jìn)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
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沒(méi)有出現(xiàn)Z的zombie
看到中間的"Z"了嗎?那就是僵尸進(jìn)程的標(biāo)志,它表示1578號(hào)進(jìn)程現(xiàn)在就是一個(gè)僵尸進(jìn)程。
我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了系統(tǒng)調(diào)用exit,它的作用是使進(jìn)程退出,但也僅僅限于將一個(gè)正常的進(jìn)程變成一個(gè)僵尸進(jìn)程,并不能將其完全銷(xiāo)毀。僵尸進(jìn)程雖然對(duì)其他進(jìn)程幾乎沒(méi)有什么影響,不占用CPU時(shí)間,消耗的內(nèi)存也幾乎可以忽略不計(jì),但有它在那里呆著,還是讓人覺(jué)得心里很不舒服。而且Linux系統(tǒng)中進(jìn)程數(shù)目是有限制的,在一些特殊的情況下,如果存在太多的僵尸進(jìn)程,也會(huì)影響到新進(jìn)程的產(chǎn)生。那么,我們?cè)撊绾蝸?lái)消滅這些僵尸進(jìn)程呢?
先來(lái)了解一下僵尸進(jìn)程的來(lái)由,我們知道,Linux和UNIX總有著剪不斷理還亂的親緣關(guān)系,僵尸進(jìn)程的概念也是從UNIX上繼承來(lái)的,而UNIX的先驅(qū)們?cè)O(shè)計(jì)這個(gè)東西并非是因?yàn)殚e來(lái)無(wú)聊想煩煩其他的程序員。僵尸進(jìn)程中保存著很多對(duì)程序員和系統(tǒng)管理員非常重要的信息,首先,這個(gè)進(jìn)程是怎么死亡的?是正常退出呢,還是出現(xiàn)了錯(cuò)誤,還是被其它進(jìn)程強(qiáng)迫退出的?其次,這個(gè)進(jìn)程占用的總系統(tǒng)CPU時(shí)間和總用戶(hù)CPU時(shí)間分別是多少?發(fā)生頁(yè)錯(cuò)誤的數(shù)目和收到信號(hào)的數(shù)目。這些信息都被存儲(chǔ)在僵尸進(jìn)程中,試想如果沒(méi)有僵尸進(jìn)程,進(jìn)程一退出,所有與之相關(guān)的信息都立刻歸于無(wú)形,而此時(shí)程序員或系統(tǒng)管理員需要用到,就只好干瞪眼了。
那么,我們?nèi)绾问占@些信息,并終結(jié)這些僵尸進(jìn)程呢?就要靠我們下面要講到的waitpid調(diào)用和wait調(diào)用。這兩者的作用都是收集僵尸進(jìn)程留下的信息,同時(shí)使這個(gè)進(jìn)程徹底消失。下面就對(duì)這兩個(gè)調(diào)用分別作詳細(xì)介紹。