深入理解Linux中父子进程的关系(linux父子进程关系)

在Linux系统中，进程是系统中最为基础和重要的概念之一。进程是计算机中运行的程序实例，它拥有自己的进程ID（PID）、独立的地址空间、优先级以及大量系统资源。在Linux中，每个进程都有自己的父进程和子进程，它们之间通过进程ID和进程关系来进行联系和协调。本文将，包括概念、创建机制、作用和实例分析等方面展开讲解，以期加深读者对Linux进程管理机制的认识和理解。

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一、父子进程的概念

父子进程的关系是指一个进程可以通过创建子进程的方式生成新的进程，被生成的进程即为子进程，生成新进程的进程即为父进程。在Linux中，所有的进程都有一个PID，父进程的PID可以通过getppid()函数来获取。而子进程的PID则是从父进程中fork()系统调用返回的值获取。父子进程之间共享了一部分资源，如文件描述符、共享内存、套接字等，但是子进程有自己的独立地址空间和自己的特有资源。

二、父子进程的创建机制

在Linux系统中，父子进程的创建是通过fork()系统调用来实现的。fork()系统调用会将当前进程复制一份，生成一个新的进程，这个新的进程即为子进程，它会继承父进程中的大部分属性和状态信息。复制的过程称为“fork（分支）”，因为生成的这个进程，从它的父进程中得到了无数的属性信息和状态信息。

fork()系统调用的格式如下：

pid_t fork(void);

该函数返回值为子进程的PID，返回值为0表示当前正在运行的进程是子进程。如果fork()系统调用失败，则返回-1。

三、父子进程的作用

父子进程的关系在Linux中具有广泛的应用，主要体现在以下几个方面：

1. 创建守护进程：父进程创建子进程，而子进程通常会成为守护进程。守护进程是一种后台运行的进程，它没有控制终端，独立于用户登录会话，其作用是完成一些与系统运行相关的任务，如系统日志记录、网络服务等。

2. 实现并行计算：父子进程可以并行运行，它们之间相互独立，可以同时执行不同的任务，从而有效提升系统的运行效率。

3. 实现进程通信：父进程和子进程之间可以通过管道、共享内存、消息队列等机制进行通信和协作。

4. 进程资源限制：在Linux中，对于一些需要限制资源的程序，可以通过生成子进程的方式实现资源限制。例如，可以通过setrlimit()系统调用设置CPU时间限制，使进程在运行超过限定时间后被强制终止。

四、父子进程的实例分析

为深入理解父子进程的关系，下面通过一个实例进行分析。

源码如下：

“`

#include

#include

#include

int mn(int argc, char *argv[]) {

pid_t pid;

pid = fork(); // 创建子进程

if (pid

perror(“fork error”);

exit(1);

} else if (pid == 0) { // 子进程

printf(“I am the child process, my process ID is %d\n”, getpid());

} else { // 父进程

printf(“I am the parent process, my process ID is %d, my child process ID is %d\n”, getpid(), pid);

}

return 0;

}

“`

该程序通过fork()系统调用生成一个新的进程，子进程中输出自己的PID，父进程中输出自己的PID以及子进程的PID。运行结果如下：

“`

I am the parent process, my process ID is 998, my child process ID is 999

I am the child process, my process ID is 999

“`

从运行结果可以看出，父进程首先输出了自己的PID和子进程的PID，然后子进程输出了自己的PID。这说明父子进程之间成功建立了联系，共同完成了任务。

五、

相关问题拓展阅读：

• linux系统的进程间通信有哪几种方式
• linux pipe();父进程需要close(fd[0]);子进程close(fd[1]);为什么都需要关闭一个？

linux系统的进程间通信有哪几种方式

一、方式

1、管道（Pipe）及有名管道（ mkpipe）：

管道可用于具有亲缘关系进程间的通信，有名管道克服了管道没有名字的限制，因此，除具有管道所具有的功能外，它还允许无亲缘关系进程间的通信；

2、信号（Signal）：

信号是比较复杂的通信方式，用于通知接受进程有某种事件发生，除了用于进程间通信外，进程还可以发送信号给进程本身。

linux除了支持Unix早期信号语义函数sigal外，还支持语义符合Posix.1标准的信号函数sigaction。

实际上，该函数是基于BSD的，BSD为了实现可靠信号机制，又能够统一对外接口，用sigaction函数重新实现了signal函数。

3、消息队列（Message）：

消息队列是消息的链接表，包括Posix消息队列system V消息队列。有足够权限的进程可以向队列中添加消息，被赋予读权限的进程则可以读走队列中的消息。消息队列克服了信号承载信息量少，管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

4、共享内存：

使得多个进程可以访问同一块内存空间，是最快的可用IPC形式。是针对其他通信机制运行效率较低而设计的。往往与其它通信机制，如信号量结合使用，来达到进程间的同步及互斥。

5、信号量（semaphore）：

主要作为进程间以及同一进程不同线程之间的同步手段。

6、套接口（Socket）：

更为一般的进程间通信机制，可用于不同机器之间的进程间通信。起初是由Unix系统的BSD分支开发出来的，但现在一般可以移植到其它类Unix系统上：Linux和System V的变种都支持套接字。

二、概念

进程间通信概念：

IPC—-InterProcess Communication 

每个进程各自有不同的用户地址空间,任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到所以进程之间要交换数据必须通过内核。

在内核中开辟一块缓冲区,进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区,进程2再从内核缓冲区把数据读走,内核提供的这种机制称为进程间通信。

扩展资料

1）无名管道:

管道是半双工的，数据只能向一个方向流动；需要双方通信时，需要建立起两个管道；只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）。

管道对于管道两端的进程而言，就是一个文件，但它不是普通的文件，它不属于某种文件系统，构成两进程间通信的一个媒介。

数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。

2）有名管道：

不同于管道之处在于它提供一个路径名与之关联，以FIFO的文件形式存在于文件系统中。这样，即使与FIFO的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过FIFO相互通信（能够访问该路径的进程以及FIFO的创建进程之间）。

因此，通过FIFO不相关的进程也能交换数据。值得注意的是，FIFO严格遵循先进先出（first in first out），对管道及FIFO的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。它们不支持诸如lseek()等文件定位操作。

# 管道( pipe )：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用。进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。

# 有名管道 (named pipe) ： 有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。

# 信号量( semophore ) ： 信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问。它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程也访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

# 消息队列( message queue ) ： 消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识。消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

# 信号 ( sinal ) ： 信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。

# 共享内存( shared memory ) ：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的 IPC 方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号两，配合使用，来实现进程间的同步和通信。

# 套接字( socket ) ： 套解口也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同及其间的进程通信。

管道

消息队列

unix domain socket

共享内存

信号量

进程间通信(IPC，Interprocess

communication)是一组编程接口，让程序员能够协调不同的进程，使之能在一个操作系统里同时运行，并相互传递、交换信息。这使得一个程序能够在同一时间里处理许多用户的要求。因为即使只有一个用户发出要求，也可能导致一个操作系统中多个进程的运行，进程之间必须互相通话。IPC接口就提供了这种可能性。每个IPC方法均有它自己的优点和局限性，一般，对于单个程序而言使用所有的IPC方法是不常见的。

1、无名管道通信

无名管道(pipe)：管道是一种半双工的通信方式，数据只能单向流动，而且只能在具有亲缘关系的进程间使用，进程的亲缘关系通常是指父子进程关系。

2、高级管道通信

高级管道(popen)：将另一个程序当做一个新的进程在当前程序进程中启动，则它算是当前程序的子进程，这种方式我们称为高级管道方式。

3、有名管道通信

有名管道(named pipe)：有名管道也是半双工的通信方式，但是它允许无亲缘关系进程间的通信。

4、消息队列通信

消息队列(message

queue)：消息队列是由消息的链表，存放在内核中并由消息队列标识符标识，消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。

5、信号量通信

信号量(semophore)：信号量是一个计数器，可以用来控制多个进程对共享资源的访问，它常作为一种锁机制，防止某进程正在访问共享资源时，其他进程访问该资源。因此，主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。

6、信号

信号(sinal)：信号是一种比较复杂的通信方式，用于通知接收进程某个事件已经发生。

7、共享内存通信

共享内存(shared

memory)：共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存，这段共享内存由一个进程创建，但多个进程都可以访问。共享内存是最快的IPC方式，它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。它往往与其他通信机制，如信号量，配合使用，来实现进程间的同步和通信。

8、套接字通信

套接字(socket)：套接字也是一种进程间通信机制，与其他通信机制不同的是，它可用于不同机器间的进程通信。

linux pipe();父进程需要close(fd[0]);子进程close(fd[1]);为什么都需要关闭一个？

调用fork后，子进程会复制父进程的进程信息，如文件描述符，这样fd, fd在子进程中有同样的一个拷贝，他们的引用物游野都为2，也就是两个进程在使用他们。而实际上父进程只使用fd，子进程磨蚂只罩喊使用fd，这样如果父进程不想使用fd了，调用close()来关闭fd，这是不成功的，因为这样只是将fd的引用减少到1，fd没有被系统回收，仍然在子进程中有效，所以必须父进程close(fd);子进程close(fd)

调用fork后，子进程会复制父进程的进程信息，如

文件描述符

，这样fd, fd在子进程中有同物游野样的一个拷贝，他们的引用都为2，也就是两个进程在使用他们。而实际上父进程只使用fd，子进程只使用fd，这样如果父进程不想罩喊使用fd了，调用close()来关闭fd，这是不成功的，因为这样只是将fd的引用减少到1，fd没有被磨蚂系统回收，仍然在子进程中有效，所以必须父进程close(fd);子进程close(fd)

管道里面是字节流，父子进程都写、都仔搭读，就会导致内容混在一如戚芦起，对于读管道的一方，解析起来就比较困难。常规的使用方法是父子进程一方只能写入，另一方只能读出，管道变成一个单向的通道，渣带以方便使用。

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