进程关系－－工作控制

工作控制是在1980年前后加入到BSD的一个特性。这个特性允许我们在单个终端开启多个工作（进程组），并控制哪些工作可以访问终端和哪些工作在后台运行。工作控制需要三种形式的支持：

1、一个支持工作控制的外壳；

2、内核里的终端驱动必须支持工作控制；

3、内核必须支持特定的工作控制信号。

SVR3提供了另一种形式的工作控制，被称为外壳层。BSD形式的工作控制，被POSIX.1选择，也是我们在这讨论的。在这个标准的更早的版本里，工作控制支持是可选的，但是现在POSIX.1要求平台来支持它。

从我们的角度，从一个外壳使用工作控制，我们可以在前台或后台开始一个工作。一个工作是简单的一个进程集合，经常是一个进程的管道。例如：vi main.c打开了一个由一个前台进程组成的工作。命令pr *.c | lpr &
make all &
在后台开启了两个工作。后台工作调用的所有进程都在后台里。

正 如我们说过的，为了使用工作控制提供的特性，我们需要使用支持工作控制的一个外壳。在早期系统，说出哪些外壳支持而哪些外壳不支持工作控制很简单。C外壳 支持工作控制、在Bourne外壳不支持、而在Korn外壳里是一个可选项，取决于主机是否支持工作控制。但是C外壳被移植到不支持工作控制的系统（例 如，系统V的早期版本），而SVR4 Bourne外壳，当使用名字jsh而不是sh时，会支持工作控制。Korn外壳继续支持工作控制，如果主机支持的话。Bourne-again外壳也支 持工作控制。我们将只泛泛地说一个支持工作控制，对应不支持工作控制的那些，当各种外壳的区别无关紧要时。

当我们开始一个后台工作进，外壳给它分配一个工作标识符并打印一个或多个进程ID。下面的脚本展示Korn外壳如何处理这个：
$make all > Make.out &
[1]         1475
$ pr *.c | lpr &
[2]         1490
$ （只输入回车）
[2] + Done
[1] + Done

make 的工作号为1而开始进程ID为1475.下一个管道的工作号为2而第一个进程的进程ID为1490。当工作完成时，而我们按下回车，外壳告诉我们工作完成 了。我们必须按回车的原因是让外壳打印它的提示。外壳不在任何随机时间打印后台工作的改变状态－－只是在它打印它的提示前，来让我们输出一个新的命令行。 如果外壳不这样做，它可能在我们输入一个输入行时输出。

和终端驱动的交互由于一个特殊终端字符影响了前台工作而发生：挂起键（典型的Control-Z）。输出这个字符导致终端驱动发送SIGTSTP信号给前台进程组的所有进程。任何后台进程进程组不被影响。终端驱动查找三个特殊的字符，它们产生对前台进程组的信号：

1、中断字符（一般是DELETE或Control-C）产生SIGINT；

2、退出字符（一般是Control-backslash）产生SIGQUIE；

3、挂起字符（一般是Control－Z）产生SIGTSTP。

在18章，我们将看到我们怎样改变这三个字符成为我们选择的任意字符，以及我们如何禁止终端驱动处理这些特殊字符。

另 一个必须由终端驱动处理的工作控制可以发生。既然我们可以有一个前台工作和一个或多个后台工作，这些中的哪台接受我们在终端输入的字符呢？只有前台工作接 受终端输入。后台工作尝试从终端读不是一个错误，但是终端驱动察觉到它并向后台工作发送一个特殊的信号：SIGTTIN。这个信号一般停止后台工作。通过 使用外壳，我们收到这个通知并可以把这个工作带入前台，以便它可以从终端读取。证明如下：

$ cat > temp.foo &
[1] 2333
$ （回车）

[1]+  已停止               cat > temp.foo
$ fg %1
cat > temp.foo
hello, world
$ cat temp.foo
hello, world

外 壳在后台启动cat进程，但是当cat尝试读取它的标准输入（控制终端），终端驱动知道它是一个后台工作，发送SIGTTIN信号给这个后台工作。外壳察 觉它子进程状态的改变（回想8.6节wait和waitpid函数的讨论）并告诉我们工作已经被停止了。我们然后用外壳的fg命令把停止的工作移到前台 来。（参考shell的手册而来得到工作控制命令的所有细节，比如fg和bg，以及标识不同工作的各种方法。）这样做导致外壳把工作移到前台进程组 （tcsetpgrp）并发送继续信号（SIGCONT）给这个进程组。既然它现在在前台进程组时，这个工作可以从控制终端读取。

如果一个后台工作输出到控制终端会发生什么呢？这是一个我们可以允许或禁止的可选项。通常，我们使用stty命令来改变这个选项。（我们将在18章看到我们如何可以从一个程序里改变这个选项。）下面展示这如何工作：

$ cat temp.foo &
[1] 2385
$ hello, world
（输入回车）
[1]+  完成                  cat temp.foo
$ stty tostop
$ cat temp.foo &
[1] 2387
$ （输入回车）

[1]+  已停止               cat temp.foo
$ fg 1
cat temp.foo
hello, world

当我们禁止前台工作向控制终端写时，cat会在其尝试向标准输出写时阻塞，因为终端驱动标识了这个写是从一个后台进程来的，并向这个工作发送SIGTTOU信号。正如前面的例子，当我们使用外壳的fg命令把工作带入到前台时，工作完成。

下面总结了我们已经描述过的工作控制的一些特性：

1、init或inetd启动一个新的会话。这个会话包含后面的内容；

2、由init或inetd创建的getty或telnetd进程，在调用setsid后，建立控制终端，并通过exec执行login；
3、login通过exec执行登录外壳；

4、登录外壳调用setpgid创建前台进程组和后台进程组，并向终端驱动调用tcsetpgrp来为控制终端设置进程组；

5、终端上的用户与终端驱动交互，终端输入和终端产生的信号（SIGINT、SIGQUIT和SIGTSTP）被发送给前台进程；前台进程向终端驱动发送终端输出；

6、后台进程读取终端输入时，终端驱动向它发送SIGTTIN信号；后台进程向终端输出时，终端驱动可能向它发送SIGTTOU信号；

7、前台进程和后台进程的状态改变时，登录外壳会收到通知。

工 作控制是必需的还是可取的？工作控制最初在窗口终端被广泛使用前被设计和实现。一些人指出一个良好设计的窗口系统移除了工作控制的需求。一些人则抱怨工作 控制的实现－－需要内核、终端驱动、外壳和一些应用程序的支持－－是一个hack。一些人在一个窗口系统里使用工作控制，要求两者都需要。不管你的意见如 何，工作控制是POSIX.1的一个必需的特性。