Linux进程组介绍及修改进程组依附性_专栏

前言

本篇文章我们开始学习Linux中的进程组，进程组这个概念可能很多小伙伴都没有接触过，那么这篇文章将会教大家什么是进程组。

一、进程组概念

在操作系统中，进程组（Process Group）是一组相关联的进程的集合。每个进程组都有一个唯一的进程组ID（PGID）。
进程组的主要目的是为了实现作业控制（Job Control），即对一组相关的进程进行协调和管理。有些操作系统使用进程组来组织与终端会话（Terminal Session）相关的进程，以实现对终端的控制和管理。

以下是进程组的几个重要特点：

1、进程组中的进程共享同一个进程组ID（PGID）。
2、进程组中的每个进程都有一个唯一的进程ID（PID）。
3、进程组中的进程可以通过进程组ID或进程ID来标识和引用。
4、进程组可以有一个领导进程（Group Leader），它是进程组中的一个成员，但其PID与PGID相同。
5、进程组可以具有一个控制终端（Controlling Terminal），用于与终端会话相关联。
6、进程组可以用来实现作业控制，例如启动、停止、恢复、终止一组相关的进程。

通过进程组，操作系统可以对一组相关的进程进行集中管理和控制。例如，在一个终端会话中，用户可以使用作业控制命令如fg（将一个后台作业移到前台运行）、bg（将一个前台作业移至后台运行）和kill（终止一个作业）来控制和管理进程组中的进程。
进程组是多进程编程和系统管理中的重要概念，对于实现进程间通信、作业控制和并发编程等都具有重要意义。

二、进程组编程实验

首先先介绍三个相关的函数：

当一个进程组中的进程需要访问或修改进程组的相关信息时，可以使用以下三个系统调用：getpgrp，getpgid和setpgid。我将逐个解释它们的作用和用法。

getpgrp():

getpgrp()是一个系统调用，用于获取调用进程所属的进程组ID（PGID），即获取当前进程的进程组ID。其原型为：
pid_t getpgrp(void);
声明中的pid_t是一个整数类型，表示进程组ID。调用getpgrp()会返回当前进程所属的进程组ID。

getpgid():

getpgid()是一个系统调用，用于获取指定进程的进程组ID。其原型为：
pid_t getpgid(pid_t pid);
参数pid是指定进程的进程ID。调用getpgid(pid)会返回进程ID为pid的进程所属的进程组ID。

setpgid():

setpgid()是一个系统调用，用于设置指定进程的进程组ID。其原型为：
int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);
参数pid是指定进程的进程ID，参数pgid是要设置的进程组ID。调用setpgid(pid, pgid)会将进程ID为pid的进程的进程组ID设置为pgid。
但需要注意的是，在使用setpgid()进行设置时，有以下几种情况：

如果将pgid设置为0，表示将指定进程的进程组ID设置为其本身的进程ID。
如果将pgid设置为与指定进程的进程ID相同，表示将指定进程设置为新的进程组领导者（Group Leader）。
如果指定的pid与pgid参数相同，表示将当前进程设置为新的进程组领导者。

这些函数在多进程编程和作业控制中非常有用。例如，可以使用getpgrp()来获取当前进程所属的进程组ID，getpgid()可以用于获取指定进程的进程组ID，而setpgid()则可以用于更改进程的进程组ID。这些函数能够帮助进程组协同工作和实现作业控制的功能。

示例代码：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>



int main(int argc, char** argv)
{
    pid_t pid = fork();

    if(pid == 0)
    {
        printf("child pid : %d gpid : %d\n", getpid(), getpgrp());
    }
    else
    {
        printf("parent pid : %d gpid : %d\n", getpid(), getpgrp());
    }

    return 0;
}

通过运行结果可以发现子进程和父进程属于同一个进程组。

三、进程组组长

1.进程组组长概念

进程组的组长是由操作系统内核根据一定规则设置的，并且通常是创建进程组的第一个进程。该进程组的组长进程ID（PID）与进程组ID（PGID）相同。

进程组组长的主要作用是：

1.进程组管理：
组长负责管理组内的其他进程。它可以使用setpgid()系统调用来创建新的进程组，并将其他进程加入到自己的进程组中。

2.作业控制：
在Unix操作系统下，作业控制（Job Control）是一种管理和控制前台和后台进程运行的机制。进程组组长在作业控制中起着重要的角色，它可以向操作系统发出信号以控制整个进程组的状态，如暂停（SIGSTOP）、继续（SIGCONT）或终止（SIGTERM）等。

3.进程间通信：
进程组组长还可以作为进程间通信的机制之一。组长可以通过进程组ID将消息发送给同一进程组中的其他成员进程。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    pid_t pid = 0;
    int i = 0;

    for(i = 0; i < 5; i++)
    {        
        if((pid = fork()) > 0)
        {
            printf("parent pid :%d gpid : %d \n", getpid(), getpgrp());
        }
        else if(pid == 0)
        {
            printf("child pid :%d gpid : %d \n", getpid(), getpgrp());
            sleep(50);
            break;           
        }
        else
        {
            printf("fork err\n");
        }

    }

    sleep(120);

    return 0;
}

运行结果：
创建出的子进程和父进程属于同一个进程组，并且父进程作为进程组长。

使用下面命令可以一次性的将进程组中的进程都杀死。

进程组组长被终止后，其他的进程还是存在的，进程组组长只是用于创建新的进程。

2.改变进程的进程组依附性

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>

int main(int argc, char** argv)
{
    pid_t pid = 0;
    int i = 0;

    if((pid = fork()) > 0)
    {
        setpgid(pid, pid);
        printf("parent pid : %d pgid : %d\n", getpid(), getpgrp());
    }
    else if(pid == 0)
    {
        setpgid(pid, pid);
        printf("child pid : %d pgid : %d\n", getpid(), getpgrp());
    }

    return 0;
}