从程序到进程:嵌入式 Linux 应用是怎么跑起来的

PID父进程地址空间文件描述符表当前工作目录环境变量权限信息信号处理方式退出状态

文件描述符fd

fd = 3

fd = 3

进程 A  fd 0 -> stdin  fd 1 -> stdout  fd 2 -> stderr  fd 3 -> /etc/app.conf进程 B  fd 0 -> stdin  fd 1 -> stdout  fd 2 -> stderr  fd 3 -> /tmp/log.txt

程序：磁盘上的可执行文件进程：程序运行起来之后的实例

gcc app.c -o app

./app

./app &./app &./app &

这个程序正在运行。

这个程序对应的某个进程正在运行。

./app

shell 接收到命令        -> shell 创建子进程        -> 子进程加载 ./app 这个可执行文件        -> 内核为进程准备地址空间        -> 建立代码段、数据段、堆、栈        -> 准备 argv 和环境变量        -> 继承或设置文件描述符        -> 跳到程序入口开始执行        -> 最后进入 main()

最后进入 main()

准备 argc/argv准备 envp初始化 C 库设置全局构造逻辑最后调用 main()

int main(void){    return 0;}

ps

ps -ef

#include<stdio.h>#include<unistd.h>intmain(void){    printf("pid = %d\n", getpid());    printf("ppid = %d\n", getppid());    return 0;}

getpid()   获取当前进程 PIDgetppid()  获取父进程 PID

shell  -> app

initsystemdshsupervisor某个厂商自定义守护进程

它是谁启动的？它的父进程是谁？它是在什么环境下启动的？

地址空间文件描述符表当前工作目录环境变量用户 ID 和权限信号处理方式进程状态退出码

相对路径为什么有时找不到文件？因为当前工作目录不同。为什么同一个程序手动运行正常，开机启动失败？可能是环境变量不同，也可能是权限不同。为什么一个服务跑久了打不开文件？可能是 fd 泄漏。为什么 kill 之后程序退出？因为进程收到了信号。为什么父进程要 wait 子进程？因为子进程退出状态需要被回收。

0    stdin1    stdout2    stderr

#include<stdio.h>#include<unistd.h>intmain(void){    write(1, "hello stdout\n", 13);    write(2, "hello stderr\n", 13);    return 0;}

fd 1 输出到终端标准输出fd 2 输出到终端标准错误

./app > out.txt 2> err.txt

fd 1 -> out.txtfd 2 -> err.txt

#include<stdio.h>#include<unistd.h>intmain(void){    pid_t pid = fork();    if (pid < 0) {        perror("fork");        return 1;    }    if (pid == 0) {        printf("child: pid=%d, ppid=%d\n", getpid(), getppid());    } else {        printf("parent: pid=%d, child=%d\n", getpid(), pid);    }    return 0;}

返回子进程 PID

返回 0

if (pid == 0) {    /* child */} else {    /* parent */}

当前工作目录环境变量打开的 fd信号处理方式

fork()  -> child 里 exec()  -> parent 里 wait()

#include<stdio.h>#include<sys/wait.h>#include<unistd.h>intmain(void){    pid_t pid = fork();    if (pid < 0) {        perror("fork");        return 1;    }    if (pid == 0) {        execl("/bin/ls", "ls", "-l", "/", NULL);        perror("execl");        return 1;    }    wait(NULL);    return 0;}

正常退出？返回值是多少？是不是被信号杀掉？

#include<stdio.h>#include<sys/wait.h>#include<unistd.h>intmain(void){    pid_t pid = fork();    if (pid < 0) {        perror("fork");        return 1;    }    if (pid == 0) {        return 7;    }    int status = 0;    waitpid(pid, &status, 0);    if (WIFEXITED(status)) {        printf("child exit code = %d\n", WEXITSTATUS(status));    }    return 0;}

Z<defunct>

int main(void){    return 0;}

return 1;

echo $?

0      成功非 0   失败

SIGINT    通常来自 Ctrl+C，通知进程"用户想中断你"SIGTERM   请求进程终止SIGKILL   强制杀死进程SIGSEGV   段错误SIGCHLD   子进程状态变化

kill <pid>

kill -9 <pid>  ，默认发送的就是 SIGTERM

停止循环关闭 fd保存状态释放资源退出进程

#include<signal.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>static volatile sig_atomic_t running = 1;staticvoidhandle_signal(int signo){    (void)signo;    running = 0;}intmain(void){    signal(SIGTERM, handle_signal);    signal(SIGINT, handle_signal);    while (running) {        printf("running...\n");        sleep(1);    }    printf("exit cleanly\n");    return 0;}

第一，程序是磁盘上的文件，进程是运行起来的程序实例。第二，每个进程都有自己的 PID、地址空间、fd 表、当前目录和环境变量。第三，fd 属于进程，同一个 fd 数字在不同进程里可以指向不同对象。第四，stdin/stdout/stderr 本质上也是进程默认打开的 fd。第五，当前目录和环境变量会影响程序行为，开机启动问题经常出在这里。第六，fork 复制进程，exec 替换进程，wait 回收子进程。第七，退出码和信号是进程与外部系统交互的重要方式。第八，嵌入式程序通常长期运行，资源继承、资源释放、退出路径都必须认真处理。

PID父进程地址空间文件描述符表当前工作目录环境变量权限信号处理方式退出状态