理解進程控制的原理對於理解和修改fio project非常的重要。"fio is an I/O tool meant to be used both for benchmark and stress/hardware verification."
進程
unix提供了大量的從c程序中操作系統的系統調用(別的語言應該也是有的吧)。
創建進程
每一個進程都有一個正數的id，叫做pid。getpid函數返回調用進程的pid，getppid函數返回它的父進程的pid。
fork
exit
父進程和子進程是並發運行的獨立進程。內核能夠以任意方式交替執行他們的邏輯控制流中的指令。
如果能夠在fork函數在父進程和子進程中返回後立即暫停這兩個進程，我們會看到每個進程的地址空間都是相同的。(每個進程有相同的用戶棧，相同的本地變量值，相同的堆，相同的全局變量值以及相同的代碼。然而他們都有自己獨立的地址空間)
關於這個，fio這個程序利用到它的地方就是
while (todo) {
struct thread_data *map[REAL_MAX_JOBS];
struct timeval this_start;
int this_jobs = 0, left;
for_each_td(td, i) {
if (td->runstate != TD_NOT_CREATED)
continue;
if (td->o.start_delay) {
spent = utime_since_genesis();
if (td->o.start_delay > spent)
continue;
}
if (td->o.stonewall && (nr_started || nr_running)) {
dprint(FD_PROCESS, "%s: stonewall wait\n",
td->o.name);
break;
}
init_disk_util(td);
td->rusage_sem = fio_mutex_init(FIO_MUTEX_LOCKED);
td->update_rusage = 0;
/*
* Set state to created. Thread will transition
* to TD_INITIALIZED when it's done setting up.
*/
td_set_runstate(td, TD_CREATED);
map[this_jobs++] = td;
nr_started++;
...
if (td->o.use_thread) {
int ret;
dprint(FD_PROCESS, "will pthread_create\n");
ret = pthread_create(&td->thread, NULL,
thread_main, td);
if (ret) {
log_err("pthread_create: %s\n",
strerror(ret));
nr_started--;
break;
}
ret = pthread_detach(td->thread);
if (ret)
log_err("pthread_detach: %s",
strerror(ret));
} else {
pid_t pid;
dprint(FD_PROCESS, "will fork\n");
pid = fork();
if (!pid) {
int ret = fork_main(shm_id, i);
_exit(ret);
} else if (i == fio_debug_jobno)
*fio_debug_jobp = pid;
}
這就相當於這麼編程：
#include <stdio.h>
int main()
{
int i=1;
int pid;
while((i--)>=0){
pid=fork();
if(pid==0){
i--;
printf("in the child process.\n");
}
else
printf("in the parent process.\n");
}
}
編譯並執行上面那段程序的結果：
root@localhost ~]# ./a.out
in the parent process.
in the child process.
in the parent process.
in the child process.
一共創建了兩個進程，只不過在Fio中的子進程的執行是由另外一個函數fork_main和thread_main來決定的。
note:thread main這個函數做了許多事情，會再分析。
回收子進程
當一個進程由於某種原因終止時，內核並不是立即把它從系統中清除。相反，進程被保持在一種已終止的狀態中，直到被它的父進程reap。當父進程回收已經終止的子進程時，內核將子進程的退出狀態(這是什麼樣的退出狀態呢，留個心)傳遞給父進程，然後拋棄已終止的進程，從此時開始，該進程就不存在了。
一個終止了但未被回收的進程稱為僵屍zombie。
如果父進程沒有回收他的zombie就終止了，那麼內核就會安排init進程來回收他們。長時間運行的程序，比如shell或者服務器，總是應該回收他們的zombie(總是在消耗系統的存儲器資源)。
一個進程可以通過調用waitpid函數來等待它的子進程終止或者停止。
函數原型：
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
定義函數 pid_t waitpid(pid_t pid,int * status,int options);
waitpid - 函數說明
waitpid()會暫時停止目前進程的執行,直到有信號來到或子進程
結束。如果在調用 waitpid()時子進程已經結束,則 waitpid()會立即
返回子進程結束狀態值。 子進程的結束狀態值會由參數 status 返回,
而子進程的進程識別碼也會一起返回。如果不在意結束狀態值,則
參數 status 可以設成 NULL。參數 pid 為欲等待的子進程識別碼,
其他數值意義如下:
pid<-1 等待進程組識別碼為 pid 絕對值的任何子進程。
pid=-1 等待任何子進程,相當於 wait()。
pid=0 等待進程組識別碼與目前進程相同的任何子進程。
pid>0 等待任何子進程識別碼為 pid 的子進程。
參數options提供了一些額外的選項來控制waitpid，參數 option 可以為 0 或可以用"|"運算符把它們連接起來使用，比如：
ret=waitpid(-1,NULL,WNOHANG | WUNTRACED);
如果我們不想使用它們，也可以把options設為0，如：
ret=waitpid(-1,NULL,0);
WNOHANG 若pid指定的子進程沒有結束，則waitpid()函數返回0，不予以等待。若結束，則返回該子進程的ID。
WUNTRACED 若子進程進入暫停狀態，則馬上返回，但子進程的結束狀態不予以理會。WIFSTOPPED(status)宏確定返回值是否對應與一個暫停子進程。
子進程的結束狀態返回後存於 status,底下有幾個宏可判別結束情況:
WIFEXITED(status)如果若為正常結束子進程返回的狀態，則為真；對於這種情況可執行WEXITSTATUS(status)，取子進程傳給exit或_eixt的低8位。
WEXITSTATUS(status)取得子進程 exit()返回的結束代碼,一般會先用 WIFEXITED 來判斷是否正常結束才能使用此宏。
WIFSIGNALED(status)若為異常結束子進程返回的狀態，則為真；對於這種情況可執行WTERMSIG(status)，取使子進程結束的信號編號。
WTERMSIG(status) 取得子進程因信號而中止的信號代碼,一般會先用 WIFSIGNALED 來判斷後才使用此宏。
WIFSTOPPED(status) 若為當前暫停子進程返回的狀態，則為真；對於這種情況可執行WSTOPSIG(status)，取使子進程暫停的信號編號。
WSTOPSIG(status) 取得引發子進程暫停的信號代碼,一般會先用 WIFSTOPPED 來判斷後才使用此宏。
如果執行成功則返回子進程識別碼(PID) ,如果有錯誤發生則返回
返回值-1。失敗原因存於 errno 中。
fio使用waitpid的例子
* Run over the job map and reap the threads that have exited, if any.
*/
static void reap_threads(unsigned int *nr_running, unsigned int *t_rate,
unsigned int *m_rate)
{
...
realthreads = pending = cputhreads = 0;
for_each_td(td, i) {
int flags = 0;
/*
* ->io_ops is NULL for a thread that has closed its
* io engine
*/
if (td->io_ops && !strcmp(td->io_ops->name, "cpuio"))
cputhreads++;
else
realthreads++;
...
flags = WNOHANG;
if (td->runstate == TD_EXITED)
flags = 0;
/*
* check if someone quit or got killed in an unusual way
*/
ret = waitpid(td->pid, &status, flags);
if (ret < 0) {
if (errno == ECHILD) {
log_err("fio: pid=%d disappeared %d\n",
(int) td->pid, td->runstate);
td->sig = ECHILD;
td_set_runstate(td, TD_REAPED);
goto reaped;
}
perror("waitpid");
} else if (ret == td->pid) {
if (WIFSIGNALED(status)) {
int sig = WTERMSIG(status);
if (sig != SIGTERM && sig != SIGUSR2)
log_err("fio: pid=%d, got signal=%d\n",
(int) td->pid, sig);
td->sig = sig;
td_set_runstate(td, TD_REAPED);
goto reaped;
}
if (WIFEXITED(status)) {
if (WEXITSTATUS(status) && !td->error)
td->error = WEXITSTATUS(status);
td_set_runstate(td, TD_REAPED);
goto reaped;
}
}
...
讓進程休眠
sleep函數將一個進程掛起一段指定的時間。sleep函數返回0，否則返回剩下的要休眠的秒數(是可能的，因為可能被信號中斷而過早的返回)。
另外一個有用的函數是pause，該函數讓調用函數休眠，直到該進程收到一個信號。
進程間的信號傳遞
note:由於時間關系，有空再補充。
參考文獻
Caapp:深入理解計算機系統 http://www.linuxidc.com/Linux/2015-03/114720.htm
源碼fio-2.1.10
fio 的詳細介紹：請點這裡
fio 的下載地址：請點這裡