Группы процессов, сеансы и терминал

Зачем группы и сеансы

Shell запускает конвейер cat file | grep x | sort — три процесса, которые должны вместе получать Ctrl+C, вместе останавливаться по Ctrl+Z и вместе уходить в фон. Для этого процессы объединяются в группы, а группы — в сеансы.

Группа процессов

• У каждого процесса есть PGID — идентификатор группы. Лидер группы — процесс, чей PID равен PGID.
• Потомок после fork наследует группу родителя.
• setpgid(pid, pgid) — перевести процесс в группу (shell создаёт для каждого задания новую группу).
• Сигнал можно послать всей группе: kill(-pgid, sig) или kill(0, sig) — своей группе.

Сеанс

• Сеанс — набор групп процессов; обычно соответствует одному входу пользователя в систему.
• Лидер сеанса — процесс, создавший сеанс вызовом setsid(); его PID = SID.
• У сеанса может быть один управляющий терминал. Среди групп сеанса одна — активная (foreground): она получает ввод с терминала и сигналы от клавиатуры. Остальные — фоновые.

pid_t sid = getsid(0);      /* SID текущего процесса */
pid_t pg  = getpgrp();      /* PGID */
setsid();                   /* новый сеанс + новая группа, без терминала */
tcsetpgrp(fd, pgid);        /* сделать группу активной на терминале (так делает fg) */

ps -eo pid,ppid,pgid,sid,tty,stat,comm

Сигналы терминала

Именно поэтому nohup cmd & (игнорирует SIGHUP) или setsid cmd (новый сеанс без терминала) позволяют программе пережить выход из системы.

Демоны

Демон — фоновый процесс без терминала. Классическая «демонизация»:

if (fork() > 0) _exit(0);     /* 1. родитель выходит, shell считает команду выполненной */
setsid();                      /* 2. новый сеанс: нет управляющего терминала */
if (fork() > 0) _exit(0);     /* 3. не лидер сеанса — не сможет случайно получить терминал */
chdir("/");                    /* 4. не держать смонтированные ФС */
umask(0);
close(0); close(1); close(2);  /* 5. отвязаться от терминала */

Как init учитывает идентификатор сеанса

Вопрос 3(в) экзамена. Ответ складывается из двух частей.

1. init создаёт сеансы. Процессы из /etc/inittab — прежде всего getty на каждом терминале — SysV init запускает так: fork, затем в потомке setsid(), затем exec. Каждый такой процесс — лидер собственного сеанса и группы (PID = SID = PGID). getty открывает терминал — он становится управляющим терминалом этого сеанса; затем getty → login → shell выполняются в том же процессе, сохраняя сеанс.

2. init использует это при управлении процессами:

• при смене уровня выполнения или остановке записи из inittab init посылает сигнал не одному процессу, а всей его группе: kill(-pid, SIGTERM), затем kill(-pid, SIGKILL). Так завершается весь сеанс пользователя на терминале, а не только getty;
• в базе входов utmp init и login ведут записи сеанса: PID, терминал, тип (INIT_PROCESS, LOGIN_PROCESS, USER_PROCESS), в структуре есть поле ut_session — идентификатор сеанса. Когда лидер сеанса завершается, init получает SIGCHLD, собирает его через wait, помечает запись как DEAD_PROCESS (это видят who, w) и при действии respawn запускает новый getty в новом сеансе.

Ещё один момент: процессы сеанса, пережившие лидера (например, запущенные через nohup), становятся сиротами — их усыновляет init и собирает их статус при завершении. Сеанс при этом сохраняет SID, хотя лидера уже нет.

Итог

• Иерархия: сеанс → группы процессов → процессы → потоки.
• Группа получает сигналы вместе (kill(-pgid), kill(0, ...)); shell создаёт группу на каждое задание.
• Сеанс имеет лидера и управляющий терминал; активная группа получает ввод и сигналы клавиатуры, фоновые — SIGTTIN/SIGTTOU.
• init запускает процессы в новых сеансах через setsid и завершает их сигналами всей группе; учитывает сеансы в utmp.