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进程同步 进程同步是操作系统中的一种机制，用于协调多个进程之间的执行顺序，以避免资源竞争和数据不一致的问题。进程同步可以分为两大类：进程关系和信号处理。 一、进程关系 进程关系是指进程之间的关系，包括父子进程关系和进程组关系。 1. 父子进程关系 每个进程有一个父进程。父进程通过调用 fork 函数产生子进程。当子进程终止时，父进程会得到通知并能取得子进程退出状态。 2. 进程组 每个进程除了有一进程 ID 之外，还属于一个进程组。一个进程组是一个或多个进程的集合。它分为前台进程组和后台进程组。每个进程组有一个唯一的进程组 ID。进程组 ID 类似于进程 ID，是一个正整数，并可存放在 pid_t 数据类型中。 函数 getpgrp 返回调用进程的进程组 ID。函数原型为： `#include <sys/types.h> #include <unistd.h> pid_t getpgrp(void);` 返回值：调用进程的进程组 ID 每个进程组有一个组长进程。进程组 ID 等于它的进程 ID。进程组组长可以创建一个进程组，创建该组中的进程，然后终止。只要在某个进程组中有一个进程存在，则该进程组就存在，这与其组长进程是否终结无关。 从进程组创建开始到其中最后一个进程离开位置的时间段称为进程组的生命期。某个进程组中的最后一个进程可以终止，或者加入到另一个进程组。 一个进程调用 setpgid 函数可以加入到一个现存的组或者创建一个新进程组。函数原型为： `#include <sys/types.h> #include <unistd.h> int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);` 参数： * pid：进程 ID * pgid：进程组 ID 返回值：若成功为 0，出错为-1。 将 pid 进程的进程组 ID 设置为 pgid。如果这两个参数相等，则由 pid 指定的进程变成进程组组长。进程只能将自身和其子进程设置为进程组 ID。如果 pgid 是 0，则把由 pid 指定的进程 ID 作为进程组 ID。 3. 会话期 一个会话期是一个或多个进程组的集合，但只能有一个前台进程组。一次登录就形成一个会话。 函数 setsid 函数可以建立新的会话。函数原型为： `#include <sys/types.h> #include <unistd.h> pid_t setsid(void);` 返回值：若成功为进程组 ID，出错为-1。 只有调用进程不是进程组的组长进程，该函数才能建立新的会话。调用 setsid 函数后，进程成为新会话的组长进程和新进程组的组长进程，同时进程失去控制终端。 4. 控制终端 会话的组长进程打开一个终端之后，该终端就成为该会话的控制终端。与控制终端建立连接的组长进程成为控制进程。一个会话只能有一个控制终端，产生在控制终端上的输入和信号将发送给会话的前台进程组中的所有进程。 二、信号处理 信号处理是进程同步的一种机制，用于处理异步事件。 1. 信号的概念 信号是软件中断，是异步事件。信号有自己的名称和对应的编号。这些名字都以三个字符 SIG 开头。编号为正整数。 POSIX 定义的信号如下： * A 表示默认动作是终止进程 * B 表示默认动作是忽略信号 * C 表示默认动作是系统内核转储 * D 表示默认动作是停止进程 * E 表示信号不能被捕获 * F 表示信号不能被忽略 很多条件可以产生一个信号，例如： * 用户在按下特定的键之后，将向该终端上的前台进程组发送信号。 * 硬件异常会产生信号。 * Kill（2）函数可允许进程向其他进程或进程组发送任意信号。 * Kill（1）函数允许用户向进程发送任意信号。 * 软件设置的条件，比如 SIGALRM 信号的处理是由系统完成的。 进程通过相应的函数调用要求系统在某个信号出现时按照下列三种方式中的一种进程操作： * 忽略信号。 * 捕获信号。告诉内核在出现信号时调用自己定义的处理函数。 * 执行系统默认动作。 每个信号有其默认动作。在信号处理过程中，如果信号处理函数调用了可能会修改 errno 变量的函数，则应该保存并恢复 errno 的值。 另外，对某些系统，当进程调用“慢”系统调用时，如果发生信号，系统内核会终止系统调用，以便让进程会有机会处理信号。发生中断系统调用时，被中断的系统调用返回错误值，而 erron 被设置为 EINTR。 慢系统调用的如下： * 终端设备、管道和网络设备上的文件读取/写入。 * 某些设备上的文件打开 * pause（）和 wait（）系统调用 * 某些 ioctl 操作 * 某些进程间通信函数 2. 信号产生产生信号的最常用系统函数是 kill、raise、alarm、setitimer 和 abort 函数。 kill 函数向其他进程发送信号。Raise 函数向当前进程发送信号，原型为： `#include <signal.h> int raise(int sig);` 参数： * sig：信号编号 返回值：若成功为 0，出错为-1。 raise 函数向当前进程发送信号 sig。