10.3. Информация о процессе
Ядро предоставляет значительное количество информации о каждом процессе и часть ее передается новым программам во время их загрузки. Вся эта информация образует среду выполнения для процесса.
10.3.1. Аргументы программы
Есть два типа значений, передаваемых новым программам при их запуске: аргументы командной строки и переменные окружения. Для их использования установлено множество соглашений, но система сама по себе не придерживается их автоматически. Однако хорошим тоном считается придерживаться этих соглашений, чтобы помочь вашим программам попасть в мир Unix.
Аргументы командной строки — это набор строк, передаваемый программе. Обычно они представляют собой текст, набранный вслед за именем команды в оболочке, с необязательными аргументами, начинающимися с символа "минус" (-).
Переменные окружения — это набор пар "имя-значение". Каждая пара представляет отдельную строку в форме ИМЯ=ЗНАЧЕНИЕ, и набор таких строк образует окружение (environment) программы. Например, домашний каталог текущего пользователя обычно указан в переменной окружения HOME, поэтому программы, скажем, пользователя Joe часто запускаются, имея в своем окружении HOME=/home/joe.
И аргументы, и окружение становятся доступными программе при запуске. Аргументы командной строки передаются в виде параметров главной функции программы — main(), в то время как указатель на окружение помещается в глобальную переменную environ, которая определена в <unistd.h>[18].
Ниже представлен полный прототип функции main() в мире Linux, Unix и языка ANSI/ISO С.
int main(int argc, char *argv[]);
Возможно, вас удивит, что main() возвращает значение (отличное от void). Это значение, возвращаемое функцией main(), передается родительскому процессу после завершения данного. По соглашению 0 означает, что процесс завершен успешно, а ненулевое значение означает возникновение сбоя. При этом принимаются во внимание только младшие 8 бит из этого кода возврата. Отрицательные значения от -1 до -128 зарезервированы для ненормального завершения процессов по инициативе другого процесса или ядра системы. Код выхода 0 сигнализирует об успешном завершении, а значения от 1 до 127 говорят о том, что программа завершена по ошибке.
Первый параметр, argc, содержит количество аргументов командной строки, переданных программе, тогда как argv — массив указателей на строки — хранит сами аргументы. Первый элемент в массиве, argv[0], содержит имя вызванной программы (хотя и не обязательно полный путь к ней). В элементе argv[argc-1] расположен указатель на завершающий аргумент командной строки, а argv[argc] содержит NULL.
Чтобы получить прямой доступ к окружению, используйте следующую глобальную переменную:
extern char *environ[];
Это представляет environ как массив указателей на каждый элемент программного окружения (помните, каждый элемент — это пара ИМЯ=ЗНАЧЕНИЕ), и финальный элемент массива содержит NULL. Это объявление находится в <unistd.h>, поэтому вам не обязательно объявлять его самостоятельно.
Наиболее общий способ проверки элементов окружения — это вызов getenv, который исключает непосредственное обращение к переменной environ.
const char *getenv(const char * name);
Единственный параметр getenv() — это имя переменной окружения, значение которой интересует. Если переменная существует, getenv() вернет указатель на ее значение. Если переменная не существует в текущем окружении (то есть окружении, на которое указывает environ), функция вернет NULL.
Linux предоставляет два способа добавления строк в программное окружение: setenv() и putenv(). POSIX определяет только putenv(), что делает его более переносимым.
int putenv(const char * string);
Переданный функции параметр string должен иметь форму ИМЯ=ЗНАЧЕНИЕ. putenv() добавляет переменную по имени ИМЯ к текущему окружению и присваивает ей значение ЗНАЧЕНИЕ. Если окружение уже содержит переменную ИМЯ, ее значение изменяется на ЗНАЧЕНИЕ.
BSD определяет функцию setenv(), которую Linux также поддерживает. Это более гибкий и удобный способ добавления переменных к окружению.
int setenv(const char * name, const char * value, int overwrite);
Здесь имя и новое значение переменной окружения передаются раздельно, что обычно программам делать проще. Если overwrite равно 0, окружение не модифицируется, если оно уже содержит переменную по имени name. В противном случае значение переменной модифицируется, как и в putenv().
Ниже приведен короткий пример использования обеих функций. Оба вызова делают одно и то же, заменяя переменную окружения PATH для запущенной программы.
putenv("PATH=/bin:/usr/bin");
setenv("PATH","/bin:/usr/bin", 1);
10.3.2 Использование ресурсов
Ядро Linux отслеживает, сколько ресурсов использует каждый процесс. Хотя отслеживается только небольшое их число, их измерения могут быть полезными разработчикам, администраторам и пользователям. В табл. 10.1 перечислены ресурсы, использование которых отслеживается ядром Linux версии 2.6.7.
Таблица 10.1. Ресурсы процессов, отслеживаемые Linux
Тип Член Описание struct timeval ru_utime Общее время, затраченное на выполнение кода в режиме пользователя. Это включает в себя все время, потраченное на выполнение инструкций приложения, но исключая время, потраченное ядром на обслуживание запросов приложения. struct timeval ru_stime Общее время, потраченное ядром на выполнение запросов процесса. Это не включает времени блокировки процесса в период ожидания выполнения системных вызовов. long ru_minflt Количество второстепенных сбоев (minor faults), вызванных данным процессом. Второстепенные сбои — это попытки доступа к памяти, переключающие процессор в режим ядра, но не вызывающих обращений к диску. Это случается, когда процесс пытается писать за пределами стека, что вынуждает ядро распределить больше пространства стека, прежде чем продолжить выполнение процесса. long ru_majflt Количество первостепенных сбоев (major faults), вызванных данным процессом. Первостепенные сбои — это обращения к памяти, заставляющие ядро обратиться к диску, прежде чем программа сможет продолжить работу. Одной из частых причин этого может быть обращение к части исполняемой памяти, которая еще не была загружена в ОЗУ с диска либо была временно выгружена на диск. long ru_nswap Количество страниц памяти, для которых был выполнен обмен с диском при обращении к памяти из процесса.
Процесс может проверять использование ресурсов им самим, общее использование ресурсов его дочерними процессами либо сумму того и другого.
Системный вызов getrusage() возвращает структуру struct rusage (определенную в <sys/resource.h>), содержащую информацию о текущем использовании ресурсов.
int getrusage(int who, struct rusage * usage);
Первый параметр, who, сообщает, какой из трех счетчиков ресурсов должен быть возвращен. RUSAGE_SELF возвращает использование ресурсов текущим процессом, RUSAGE_CHILDREN — его дочерними процессами, a RUSAGE_BOTH — общее использование ресурсов текущим процессом и всеми его дочерними процессами. Второй параметр getrusage() — это указатель на struct rusage, куда помещается информация об использовании ресурсов. Хотя struct rusage и содержит относительно немного членов (список унаследован из BSD), большинство этих членов пока не используются Linux). Ниже представлено полное определение этой структуры. В табл. 10.1 описаны члены, используемые в настоящее время Linux.
#include <sys/resource.h>
struct rusage {
struct timeval ru_utime;
struct timeval ru_stime;
long intru_maxrss;
long intru_ixrss;
long intru_idrss;
long intru_isrss;
long intru_minflt;
long intru_majfit;
long intru_nswap;
