1， 程序組（Process Group）

每個程序除了有一個程序ID之外，還屬於一個程序組。
程序組是一個或多個程序的集合。
通常，它們與同一 作業 相關聯，可以接收來自同一終端的各種訊號。
每個程序組有一個唯一的程序組ID。每個程序組都可以有一個組長程序。
組長程序的標識是，其程序組ID等於其程序ID。
組長程序可以建立一個程序組，建立該組中的程序，然後終止。
只要在某個程序組中有一個程序存在，則該程序組就存在，這與其組長程序是否終止無關。
例項如下：

ps axj | head -n1 

ps axj | grep sleep | grep -v grep

ps選項：

• a: 不僅列出當前使用者的程序，也列出所有其他使用者的程序
• x: 表示不僅列出有控制終端的程序，也列出所有無控制終端的程序
• j: 表示列出與作業控制相關的資訊

2， 作業（Job）

實際上，Shell分前後臺來控制的不是程序而是作業（Job）或者程序組（Process Group）。
一個前臺作業可以由多個程序組成，一個後臺作業也可以由多個程序組成，Shell 可以執行一個前臺作業和任意多個後臺作業，這稱為作業控制 。

作業與程序組的區別：
如果作業中的某個程序又建立了子程序，則子程序不屬於作業。
一旦作業執行結束，Shell就把自己提到前臺(子程序還在，可是子程序不屬於作業)
如果原來的前臺程序還存在（如果這個子程序還沒終止），它自動變為後臺程序組。 在前臺新起作業，Shell是無法執行，因為他被提到了後臺。 但是如果前臺程序退出， Shell就又被提到了前臺，所以可以繼續接受使用者輸入。

示例

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# File Name: test.c
 

# Author: rjm
# mail: [email protected]
# Created Time: 2018年04月25日 星期三 12時06分08秒

================================================================*/



#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        //child
        while(1)
        {
            printf("i am child: %d, i am runing\n", getpid());
            sleep(1);
        }
    }
    else
    {
        //father
        int i = 5;
        while(i)
        {
            printf("i am father: %d\n", getpid());
            i--;
        }
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

程式執行，在前臺新起了一個作業，這時shell無法接收命令，說明shell被切到了後臺
5s 之後， 父程序退出， shell可以接收命令，說明此時shell是前臺作業，但是此時子程序仍存在，並且還在一直列印訊息（可以用 kiil -9 殺掉）
雖然他在還列印訊息，但是他是後臺程序，無法接受鍵盤輸入，只能往螢幕上列印，也就是說只能寫不能讀。此時輸入命令雖然會被子程序列印的訊息衝亂，但其實他們仍是連續的命令，可以執行。

可以看到雖然父程序退出了， 但程序組還在， PGID是3088，此時子程序變孤兒了，可以看到他被 1號程序領養了。

3， 會話（Session）

會話（Session）是一個或多個程序組的集合。
一個會話可以有一個控制終端。這通常是登陸到其上的終端裝置（在終端登陸情況下）或偽終端裝置（在網路登陸情況下）。
建立與控制終端連線的會話首程序被稱為 控制程序。
一個會話中的幾個程序組可被分為一個前臺程序組以及一個或多個後臺程序組。
所以一個會話中，應該包括控制程序（會話首程序），一個前臺程序組和任意後臺程序組

SID(會話 ID)是2610， 三個程序都屬於同一個程序組，同一個會話 ，他們的父程序也都是2610
那麼2610 是誰呢？
可以看到2610就是 bash，也就是我們的直譯器，會話首程序。
多開啟幾個終端，對比你就會發現，每開啟一個終端，就新建了一個會話

可以看到我們打開了 4 個會話，前3個是用xhell網路登陸的，後面是 - bash
最後一個是直接終端登入的，後面是 bash

4， 作業控制

Shell可以同時執行一個前臺程序和任意多個後臺程序”其實是不全面的
事實上,Shell分前後臺來控制的不是程序而是作業 (Job)或者程序組(Process Group)
一個前臺作業可以由多個程序組成,一個後臺作業也可以由多個程序組成,Shell可以同時執行一個前臺作業和任意多個後臺作業,這稱為作業控制(Job Control)

jobs     //檢視後臺執行的程式及執行狀態
fg 1     //將後臺的程式調到前臺
ctrl + z //是暫停當前正在前臺執行的程式
bg 1     //將剛才暫停的程式放到後臺，並讓其執行

ctrl + c 殺掉的不是程序，而是整個作業

作業控制有關的訊號

將cat放到後臺執行,由於cat需要讀標準輸入(也就是終端輸入),而後臺程序是不能讀終端輸入的,因此核心發 21號訊號 SIGTTIN 給該程序,該訊號的預設處理動作是使程序停止（而不是終止退出），將cat 提到前臺依然可以執行

jobs命令可以檢視當前有哪些作業
fg命令可以將某個作業提至前臺執行
如果該作業的程序組正在後臺執行 則提至前臺執行
如果該作業處於停止狀態,則給程序組的每個程序發SIGCONT訊號使它繼續執行
引數1表示將第1個作業提至前臺執行。
cat提到前臺執行後,掛起等待終端輸入,當輸入hello並回車後,cat打印出同樣的一行,然後繼續掛起等待輸入。
如果輸入Ctrl-Z則向所有前臺程序發SIGTSTP訊號,該訊號的預設動作是使程序停止，cat繼續以後臺作業的形式存在。
bg命令可以讓某個停止的作業在後臺繼續執行,也需要給該作業的程序組的每個程序發SIGCONT訊號。cat程序繼續執行,又要讀終端輸入,然而它在後臺不能讀終端輸入,所以又收到SIGTTIN訊號而停止

用 kill 命令給一個停止的程序發 SIGTERM(15) 訊號,這個訊號並不會立刻處理,而要等程序準備繼續執行之前處理,預設動作是終止程序。但如果給一個停止的程序發SIGKILL訊號就不同了

5， 守護程序

守護程序也稱精靈程序（Daemon）
是執行在後臺的一種特殊程序。它獨立於控制終端並且週期性地執行某種任務或等待處理某些事件。
守護程序是一種很有用的程序。Linux的大多數伺服器就是用守護程序實現的。
比如，ftp伺服器，ssh伺服器，Web伺服器httpd等。
同時，守護程序完成許多系統任務。
比如，作業規劃程序crond等。
Linux系統啟動時會啟動很多系統服務程序,這些系統服務程序沒有控制終端,不能直接和使用者互動。其它程序都是在使用者登入或執行程式時建立,在執行結束或使用者登出時終止。
但系統服務程序（守護程序）不受使用者登入登出的影響 ,它們一直在執行著。

下面我們用ps axj命令檢視系統中的程序

• 引數 a 表示不僅列出當前使用者的程序,也列出所有其他使用者的程序
• 引數 x 表示不僅列出有控制終端的程序,也列出所有無控制終端的程序
• 引數 j 表示列出與作業控制相關的資訊

ps axj | more

凡是TPGID一欄寫著 -1 的都是沒有控制終端的程序,也就是守護程序。
在COMMAND一列用 [ ] 括起來的名字表示核心執行緒,這些執行緒在核心裡建立,沒有使用者空間程式碼
因此沒有程式檔名和命令列, 通常採用以k開頭的名字,表示Kernel
init程序我們已經很熟悉了
udevd 負責維護/dev目錄下的裝置檔案
acpid負責電源管理
syslogd負責維護/var/log下的日誌檔案
可以看出,守護程序通常採用以d結尾的名字,表示Daemon

建立守護程序

建立守護程序最關鍵的一步是呼叫setsid函式建立一個新的Session
併成為Session Leader

#include <unistd.h> 
pid_t setsid(void); 
//該函式呼叫成功時返回新建立的Session的id(其實也就是當前程序的id)
//出錯返回-1

注意, 呼叫這個函式之前 , 當前程序不允許是程序組的 Leader, 否則該函式返回 -1

要保證當前程序不是程序組的Leader也很容易,只要先fork再呼叫setsid就行了fork建立的子程序和父程序在同一個程序組中,程序組的 Leader必然是該組的第一個程序，也就是父程序，所以子程序不可能是該組Leader，在子程序中呼叫setsid就不會有問題了
成功呼叫該函式的結果是
建立一個新的Session,當前程序成為Session Leader,當前程序的id就是Session的id
建立一個新的程序組,當前程序成為程序組的Leader,當前程序的id就是程序組的id
如果當前程序原本有一個控制終端,則它失去這個控制終端,成為一個沒有控制終端的程序。
所謂失去控制終端是指,原來的控制終端仍然是開啟的,仍然可以讀寫,但只是一個普通的開啟檔案而不是控制終端了。

建立程式碼

#include <signal.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>

void mydaemon(void)
{
    int i;
    int fd0;
    pid_t pid;
    struct sigaction sa;
    //1. 呼叫umask將檔案模式建立遮蔽字設定為0.
    umask(0); 

    //2. 呼叫fork, 父程序退出（exit), 保證子程序不是一個程序組的組長程序。
    //   如果該守護程序是作為一條簡單的shell命令啟動的
    //   那麼父程序終止使得shell認為該命令已經執行完畢
    if( (pid = fork()) < 0 )
    {
        perror("fork");
    }
    else if (pid > 0)
    {
        exit(0);
        //終止父程序
    }
    //3. 呼叫setsid建立一個新會話
    setsid(); 
    //4. 忽略SIGCHLD訊號
    sa.sa_ handler = SIG_IGN;
    sigemptyset(&sa.sa_mask);
    sa.sa_flags = 0;
    if( sigaction(SIGCHLD, &sa, NULL ) < 0 )  // 註冊子程序退出忽略訊號
    {
        return;
    }

    //5.將當前工作目錄更改為根目錄。
    if( chdir("/") < 0 )
        printf("child dir error\n");
    return;

    //關閉不需要的檔案描述符,或者重定向到 /dev/null
    close(0);
    fd0 = open("/dev/null", O_RDWR);
    dup2(fd0, 1);
    dup2(fd0, 2);
}

int main()
{
    mydaemon();
    while(1)
    {
        sleep(1);
    }
}

可以看到我們建立了自己的守護程序

實際上，系統已經提供了專門建立守護程序的函式

daemon函式

int daemon(int nochdir,int noclose);

建立守護程序的時候,往往要做以下兩件事情

• 1.將程序的工作目錄修改為”/”根目錄
  daemon的引數nochdir為0時,即可將工作目錄修改為根目錄；
• 2.將標準輸入,輸出和錯誤輸出重定向到/dev/null
  daemon的引數noclose為0時,輸入,輸出以及錯誤輸出重定向到/dev/null

#include <stdio.h> 
#include <unistd.h> 
int main() 
{    
    daemon(0,0);    
    while(1); 
}