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linux - 如何根据 Linux 系统调用实现后台进程?

转载 作者:IT王子 更新时间:2023-10-29 00:33:42 24 4
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后台进程(例如,在 Bash 中)是如何根据 Linux 系统调用实现的?


我的问题的目的是我不明白为什么bash手册说

asynchronous commands are invoked in a subshell environment,

(如果我是正确的,“异步命令”意味着在后台运行命令),同时,通过使用 strace,我发现父 shell 进程首先调用 clone() 来创建一个子 shell,它是它自己的一个副本,然后子 shell 调用一个 execve() 将 subshel​​l 本身替换为在后台运行的命令。

这就像运行前台进程一样。我没有看到在子 shell 中调用了命令。如果我是正确的,在 subshel​​l 中调用命令意味着 subshel​​l 调用 clone() 来创建一个 subsubshel​​l,然后 subsubshel​​l 调用 execve() 来替换 subsubshel​​l 本身在后台运行的命令。但实际上,子 shell 不会调用 clone()

例如,

在 Ubuntu 中,我在 pid 为 6913 的交互式 bash shell 中运行 date,同时通过 strace 从另一个交互式 bash shell 跟踪 bash shell .

当运行 date 时,在第二个 shell 中跟踪第一个 shell 6913 的输出是:

$ sudo strace -f -e trace=process -p 6913
[sudo] password for t:
Process 6913 attached
clone(Process 12918 attached
child_stack=0, flags=CLONE_CHILD_CLEARTID|CLONE_CHILD_SETTID|SIGCHLD, child_tidptr=0x7f457c05ca10) = 12918
[pid 6913] wait4(-1, <unfinished ...>
[pid 12918] execve("/bin/date", ["date"], [/* 66 vars */]) = 0
[pid 12918] arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7ff00c632740) = 0
[pid 12918] exit_group(0) = ?
[pid 12918] +++ exited with 0 +++
<... wait4 resumed> [{WIFEXITED(s) && WEXITSTATUS(s) == 0}], WSTOPPED|WCONTINUED, NULL) = 12918
--- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=12918, si_status=0, si_utime=0, si_stime=0} ---
wait4(-1, 0x7ffea6781518, WNOHANG|WSTOPPED|WCONTINUED, NULL) = -1 ECHILD (No child processes)

当运行 date & 时,在第二个 shell 中跟踪第一个 shell 6913 的输出是:

$ sudo strace -f -e trace=process -p 6913
Process 6913 attached
clone(Process 12931 attached
child_stack=0, flags=CLONE_CHILD_CLEARTID|CLONE_CHILD_SETTID|SIGCHLD, child_tidptr=0x7f457c05ca10) = 12931
[pid 12931] execve("/bin/date", ["date"], [/* 66 vars */]) = 0
[pid 12931] arch_prctl(ARCH_SET_FS, 0x7f530c5ee740) = 0
[pid 12931] exit_group(0) = ?
[pid 12931] +++ exited with 0 +++
--- SIGCHLD {si_signo=SIGCHLD, si_code=CLD_EXITED, si_pid=12931, si_status=0, si_utime=0, si_stime=0} ---
wait4(-1, [{WIFEXITED(s) && WEXITSTATUS(s) == 0}], WNOHANG|WSTOPPED|WCONTINUED, NULL) = 12931
wait4(-1, 0x7ffea6780718, WNOHANG|WSTOPPED|WCONTINUED, NULL) = -1 ECHILD (No child processes)

最佳答案

文本“在子shell 环境中调用异步命令” 并没有具体指后台处理,因为后台处理是来自“POSIX 作业控制”的交互式概念。而异步命令以交互方式或非交互方式发生。

"Invoked in a subshel​​l environment" 只是 shell 术语,意思是 fork 发生,并且这些命令在不能修改变量的子进程中运行父级和其他状态:

$ VAR=value &
[1] 15479
[1]+ Done VAR=value
$ echo $VAR
$

因为变量赋值是在子 shell 中运行的,所以它在父 shell 中没有影响。

后台如何在系统调用方面工作的是 POSIX 作业控制围绕一组进程,这些进程被组织成进程组,属于一个 session ,附加到一个控制终端。在一个 session 中一次只有一个组是前台进程组

设计围绕组而不是单个流程进行的原因是因为当使用管道时作业由多个流程组成。例如,sort -u file | grep foo 创建一个包含两个进程的进程组。

shell本身也在一个进程组中。当 shell 提示您输入时,该进程组位于前台。当 shell 在前台执行作业时,它会通过一些特殊的作业控制系统调用将自己置于后台。

当您向 TTY 发送 Ctrl-Z 时,它会向前台进程组中的每个进程生成一个 SIGTSTP 信号。 shell 检测到子状态的这种变化(通过 waitpid 或类似的方式),然后将该组移到后台,再次将自己置于前台,以接收 TTY 输入。

当您与 shell 对话时,所有作业都在后台,无论它们是否正在运行:shell 是前台进程组,因此所有其他作业都不在。使用 bg 命令,您只是更改暂停的后台作业的运行状态。 Ctrl-Z 发送了一个 SIGTSTP 来暂停它,shell 将它移到后台。 bg 将恢复它,允许它执行。但是,如果恢复后台作业并尝试从 TTY 获取输入,它会收到 SIGTTIN 信号并再次暂停:

$ cat &
[1] 12620
$ bg
[1]+ cat &
$ # hit Enter
[1]+ Stopped cat
$ bg
[1]+ cat &
$ # hit Enter
[1]+ Stopped cat

cat 想要从 tty 读取数据,所以当我们将它置于后台时,它会从内核的 TTY 子系统获取一个 SIGTTIN 来停止它。 shell 检测到这种信号驱动的状态变化,类似于 Ctrl-Z/SIGTSTP,并打印一条消息告诉我们作业已停止。每次我们 bg 它(恢复它)时,都会发生同样的事情。 shell 调度 cat(可能带有 SIGCONT),cat 立即恢复尝试从 TTY 获取输入,TTY 响应为“you're不是前台进程组的成员,坏猫:SIGTTIN 给你”。一直以来,cat 从未离开过后台。

关于linux - 如何根据 Linux 系统调用实现后台进程?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/36635448/

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