Linux作业控制

川长思鸟来 2022-07-10 05:28 210阅读 0赞

前面我们学习了进程，线程，信号等相关内容，今天我们要引入一个新的概念——作业，那么什么是作业呢？当我们在Linux的shell中运行程序时，这个程序就可以看成是一个作业了，可以这么说shell控制的是作业，而不是进程，而且shell还可以分前后台对作业进行控制，所以，今天我们就来谈一谈Linux下面的**作业控制**。

--------------------

## 什么是进程组 ##

要弄明白作业这个概念，首先我们必须要了解**进程组**，那么什么是进程组呢？  
熟悉Linux的应该都知道，进程不光有进程pid，它还属于一个专门的进程组,其中进程组id在Linux下被称为**PGID**,如果进程的id等于该进程的进程组的组id，那么这个进程被称为**组长进程**。但是组长进程和进程的生命周期是没有关系的，另外，当一个进程创建一个进程组时，那么创建进程组的这个进程就是组长进程；最后，进程的生命周期之和进程组中的最后一个进程有关。  
还有一点就是，在shell下，我们通过**shell控制的是作业或者进程组**，而不是进程。  
![（图片：进程组）][SouthEast]  
如上图，当我们在shell下运行一个程序时，这个程序成为了进程，由于当前shell下运行的进程只有一个，所以这个进程就自己创建了进程组并成为组长。  
当我们在shell下运行多个进程时，一般第一个进程会被作为组长进程。

--------------------

## 什么是作业 ##

谈完了进程组，现在我们来谈一谈什么是作业？前面提到,shell分前后台控制的不是进程，而是作业或者进程组，一个前台只能运行一个进程组或一个作业，而一个后台可以运行多个进程组和多个作业。  
![（作业1）][1]

由上图我们可以看出，当父进程创建了一个子进程，这个子进程虽然和父进程在一个进程组当中，但是子进程却不属于这个作业。

--------------------

## 什么是会话 ##

前面我们提到了进程组合作业，现在我们在来看一个跟他们有关联的东西——会话。  
什么是会话？会话是一个或多个进程组的集合。会话，进程组，（或作业）和进程他们之间具有下面这幅图的关系。  
![这里写图片描述][SouthEast 1]  
下面我们在Linux下用ps -ajx 指令来看看他们的各种ID.  
![这里写图片描述][SouthEast 2]  
可见在同一个shell下运行的进程组组成了一个会话，shell相当于创建了这个会话，所以在会话中shell又被称为会话的首进程。

--------------------

## 作业控制 ##

### 将作业放在在前台运行 ###

让一个作业在前台运行我们主要有下面几种方法：  
1. 在运行程序时不加 **&**符号，这样程序所对应的作业直接在前台下运行。  
2. 如果我们想要把后台的作业提到前台来运行，需要使用*\* fg %+作业号\**的指令。  
需要值得注意的是，当我们在前台下运行一个作业时，shell会被拉倒后台，因为**前台只能运行一个作业或一个进程组**。

### 将作业放在后台运行 ###

让一个作业在后台下运行我们也有下面几种方法：  
1. 在运行程序时加上**&**符号。  
2. 使用 **bg %+作业号**的指令，让一个在后台**停止**的作业放到后台运行（注意停止两字非常关键）。

### 前台和后台的区别 ###

前面我们提到了前后台控制作业，现在我们有必要说明一下前后台的区别。  
1. 首先，前台下面只能运行一个进程组和作业，而后台下面可以运行多个进程组和作业。  
2. 前台下面的作业可以从标准输入中收到字符，而后台的作业则**不能**从标准输入中读取字符，当后台作业如果尝试从标准输入中读取字符时，那么后台作业会被阻塞。  
要理解这一点，首先我们要明白一下Linux中对**输入和输出队列**的组织方式。他们之间的关系如下图：  
![（输入和输出队列）][SouthEast 3]

下面我们再来看一个栗子：  
![这里写图片描述][SouthEast 4]  
上图中，我们运行了 cat > sleep.tmp & 指令，它让cat在后台下读取用户在shell下面（标准输入）输入的字符，然后写进sleep.tmp文件中，当我们在后台运行这条指令时，我们发现这个作业的状态为Stopped.而当我们把作业提到前台来运行时，此时就可以输入字符到文件中了。我们从上图中可以发现操作系统为了让后台不能读取标准输入，还想作业发送了相关的信号，而当作业恢复到前台来时，操作系统也发送了信号，是作业能够在前台成功运行。

[SouthEast]: /images/20220709/78196008822d43e782cb19d00c62d523.png
[1]: /images/20220709/613245e676bf4829a4e31361207125fb.png
[SouthEast 1]: /images/20220709/cf90f2757b284d42887b832ed4f88c0b.png
[SouthEast 2]: /images/20220709/9f12b007276c49ca9df23fd4ea1b199b.png
[SouthEast 3]: /images/20220709/793305de829b4bdebeb79a12230f8605.png
[SouthEast 4]: /images/20220709/307ff8bc689041ea97911377467ff43a.png