给一组进程发信号,让父进程睡等子进程:进程组与 waitpid 阻塞

两件事,都是前面留的。第一,kill 只能给单个进程发信号;可 shell 要做任务控制,得能给一整组进程发信号(比如 Ctrl+Z 停掉前台整组)。这需要进程组。第二,045 的 waitpid 是轮询——父进程想知道子进程退没退出,得反复调用、忙等;这既浪费 CPU,又不能及时知道。这一章让父进程能阻塞睡等子进程退出。

进程组:进程的"编组"

每个进程属于一个进程组(pgid),进程组属于一个会话(sid)。Task 加这几个字段。继承规则:内核 / 引导任务的 pgid 是 0(标记"根"),它 fork 出的第一个用户进程自成一组(自身组长);之后用户进程 fork,子继承父的组。

身份操作有四个 syscall:setpgid/setsid/getpgid/getsid。有了组,就能按组发信号——killpg(pgid, sig) 遍历所有任务,给 pgid 匹配的都投递(kernel/proc/signal.hpp)。pgid==0 是约定"调用者自己的组",方便 shell 给自己所在组发信号。

这一章闭环了 045 留的 sys_kill(pid<0):负 pid 解析成"给进程组 -pid 发信号",经 killpg 广播。于是 kill -SIG -pgid 这类任务控制操作有了内核支撑。

waitpid 阻塞:睡等,别忙等

这是这一章最绕的部分,因为它牵出一条依赖链,不是一个改动能搞定。

原来 sys_exit 把任务直接设成"死"(Dead),调度器再也不理它。可父进程要 reap(收尸)的,是"已退出、但还没被收尸的子进程"——如果子进程一退出就消失,父进程就收不到了。所以:

• exit 改成"僵尸"(Zombie):退出的任务不立刻消失,留成 Zombie 状态,等父进程收尸;
• 调度器跳过 Zombie:pick_next 不能选中 Zombie(否则把一个僵尸设成运行态,必崩)。僵尸留在队列里等收尸,但不参与调度;
• waitpid 默认阻塞:父进程调 waitpid、子进程没退出时,父进程睡等(进入等待状态),不再轮询;带 WNOHANG 标志才是非阻塞;
• exit 唤醒父进程:子进程 exit 时,唤醒正在睡等它的父进程。

这条链远超"给 waitpid 加个阻塞"——所以这一章拆成两步降风险:先把"僵尸契约"(exit 留僵尸 + 调度器跳僵尸)做对,再上 waitpid 阻塞 + 唤醒。改默认阻塞之前,必须 grep 全部 waitpid 调用点,确认它们都能处理"子进程还没退出"的情况(否则会实打实地挂死在那里)。

一个调度器的坑(SMP 化之后一直存在):每个 CPU 各有独立的 current,Scheduler::current() 和 Scheduler::set_current() 读写的是本 CPU 的同一个 per-CPU 槽 percpu()->current——并没有一个全局静态 current。所以测试里要设当前任务,用 set_current 就行(它直接写 percpu()->current);别假设存在一个跨 CPU 共享的静态 current,否则经过 current() 的路径(waitpid、killpg 都用)在别的 CPU 上会读到另一份旧值。

验证

grep -rn 'killpg\|setpgid\|setsid\|pgid\|session_leader' kernel/proc/signal.hpp kernel/proc/process_group.cpp kernel/proc/process.hpp
grep -rn 'Zombie\|wait_next\|wait_queue_head\|WNOHANG' kernel/proc/ | grep -v test | head

构建:

cmake -B build -S . && cmake --build build -j$(nproc) > /tmp/b.log 2>&1; echo "build=$?"

端到端:killpg 给一组发信号(组内进程都收到);父进程 waitpid 阻塞睡等,子进程 exit 时父进程被唤醒、收尸。真 shell 的任务控制(Ctrl+Z、bg/fg)要等后面的终端(TTY)弧把 SIGSTOP/SIGCONT 接到按键上——但内核侧"按组发信号 + 睡等子进程"的能力,这一章到位了。