Linux内核的进程调度函数

fork系统调用

Linux-kernel-process-scheduling-function_fork

Fork及其变种在类Unix系统中通常是创建新进程的唯一方式。 如果进程需要启动另一个程序的可执行文件，它需要先Fork来创建一个自身的副本。在fork之后，两个进程还运行着相同的程序，都像是调用了该系统调用一般恢复执行。然后它们可以检查调用的返回值确定其状态：是父进程还是子进程，以及据此行事。

fork的函数原型如下：

#include <sys/types.h>        // 提供类型 pid_t 的定义，之后示例中对其的引用也是同样的作用
#include <unistd.h>

pid_t fork(void);

返回值：成功调用fork时，父进程中的fork返回子进程的pid，子进程中则返回0，如果创建子进程失败返回-1。

wait系统调用

wait调用的一个意义在于获取子进程状态变更的相关信息，对于已经terminated的进程，调用wait可以使系统能够释放和进程相关的资源，否则进程会一直处于zombie状态。

wait()

wait()的原型如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *status);

返回值：调用成功返回进程ID，失败返回-1。

在调用wait时，会暂停目前进程的执行，并开始分析当前进程中是否有子进程已经退出（进入僵死状态），如果有则会收集子进程的信息并将其销毁后返回，否则一直等待。 status参数是为了保存退出进程的状态，是指向int类型的指针。如果并不需要这一状态，可以传递NULL作为参数。

tait(&state);调用等效于waitpid(-1, &status, 0);。

waitpid()

waitpid在原本的wait基础上新增了两个参数，其原型如下：

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t waitpid(pid_t pid,int *status,int options);

参数

参数	使用
pid	等待的子进程的id。 pid < -1时等待绝对值相等的进程组中的所有进程。 pid = -1等待任何子进程，相当于wait()，事实上wait就是这么实现的。 pid = 0时，等待同一进程组中的所有子进程（进程组ID相同）。 pid > 0等待任何子进程id为pid的进程。
option	以一些额外的选项来控制waitpid，不使用则设为0。 WNOHANG如果没有任何已经结束的进程，则马上返回。 WUNTRACED如果子进程进入暂停执行的状态，则马上返回。
status	接收状态信息，储存在一个int类型的值中，不需要则设为NULL。

返回值

状态	返回值
正常返回	waitpid()收集到的子进程的pid。
设为WNOHANG并发现没有已退出的子进程	返回0。
调用出错	返回负值。

wait3()和wait4()

函数原型如下：

#include <sys/tpyes.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait3(int *status,int options,struct rusage *rusage); 
pid_t wait4(pid_t pid,int *status,int options,struct rusage *rusage);

wait3()和wait4()除了可以活得子进程的状态信息外，还可以获得子进程的资源使用信息，通过参数rusage得到。其中wait3等待所有进程，wait4等待指定pid的进程。 据Linux man page，两个函数非标准因而不推荐使用。

信号量

C语言的信号量实现包含在semaphore.h中。 信号量使用类型为sem_t的变量，在使用之前需要对信号量进行初始化，并设置初始值。

初始化：使用sem_init();进行初始化，函数的定义如下：

int sem_init(sem_t *sem, int pshared, unsigned int value);

参数： sem：指定要初始化的信号量。 pshared：0表示应用于多线程，非0标识用于多线程。 value：指定信号量的初始值。

wait等待：使用sem_wait()时，信号量减一，当信号量为0是，函数阻塞。

int sem_wait(sem_t *sem);

参数即传入一个信号量sem。

trywait等待：使用sem_trywait()相比于sem_wait()在信号量为0的时候不会阻塞。

int sem_trywait(sem_t *sem);

如果无法完成自减操作，返回错误（被设置为EAGAIN）。

post增加：使用sem_post()时，信号量数值增加。

int sem_post(sem_t *sem);