在前面的章節我們了解到，進程之間是有關聯的：

• 每個進程都有一個父進程；
• 子進程退出時，父進程可以感知并且獲取子進程的退出狀態。

本章我們將了解：

• 進程組的更多細節；
• sessions的內容；
• login shell和我們從login shell啟動的進程之間的關系。

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?BSD終端的登錄程序在過去35年都沒有改變。

1. 系統管理員（the system adminstrator）創建一個文件 /etc/ttys，每一個登錄終端都在該文件占一行，改行包含登錄終端名，其他的參數則會傳遞給getty函數。
2. 其中一個參數是終端的傳輸波特率（baud rate）。
3. 當系統引導完成，內核創建init進程，進程ID為1。init進程負責引導系統啟動。
4. init進程讀取文件/etc/ttys，并為每一個登錄設備fork一個進程，然后執行exec運行getty程序。

?上面的流程如下圖所示：

由init進程fork創建的進程的real user ID為0，effective user ID為0，并且他們都有超級用戶權限。

程序getty的職責：為終端設備調用open函數，一旦設備被打開，文件描述符0，1，2被設置給該設備。然后getty輸出一些提示符，等待我們輸入用戶名。當我們輸入用戶名后，getty的工作就完成了，然后通過調用exec函數執行登錄函數，如下。

execle(“/bin/login”, “login”, “-p”, username, (char *)0, envp);

增加了login程序后，流程如下圖所示：

上圖中fork出來的進程都有超級用戶權限，因為他們都是從init進程fork出來，而init進程有超級用戶權限。

下面的進程的進程ID都是相同的，因為exec函數不改變進程的ID，并且他們的父進程的ID都是1。

現在登錄程序轉到login程序執行，login程序會做下面的事情：

1. 根據我們輸入的用戶名，調用函數getpwnam獲取用戶名對應的密碼；
2. 調用函數getpass打印提示符 PassWord: ，等待讀取我們輸入的密碼；
3. 對我們輸入的密碼進行加密，將加密后的密碼和從系統密碼文件獲取的密碼進行對比，如果密碼不同，則login程序調用exit函數退出，并返回退出狀態1。init進程得到1的進程終止狀態，則會再次執行fork進行登錄重試。

如果我們正確登錄，則login程序會繼續做下面的事情：

1. 當前工作目錄切換到我們的主目錄（chdir）；
2. 改變我們的終端設備的所有權為我們自己所有（chown）；
3. 改變我們的終端設備的權限，使得我們可以從該終端設備讀取和輸入；
4. 設置我們的組ID（setgid和initgroups）;
5. 初始化我們的環境變量；
6. 改變我們的用戶ID（setuid），激活我們的登錄shell ，如execl(“/bin/sh”, “-sh”, (char *)0);

?過程如下圖所示：

我們的shell已經啟動后，會去讀取啟動文件（.profile或.bash_profile或.bash_login或.profile，不同的系統啟動文件的命名不同）。這些啟動文件的作用是增加系統的環境變量，設置一些全局變量，鏈接等。

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物理登錄和網絡登錄的區別在于：登錄終端到主機的連接是否是點對點的。

網絡登錄情況下，登錄是一種可用服務，就像其他的服務，如FTP或SMTP。

網絡登錄服務特點是不知道會有多少登錄請求會來。所以內核不是在等待每一個可能的登錄，而是通過網絡接口驅動（network interface drivers）在等待一個網絡連接登錄請求。

為了統一處理物理登錄和網絡登錄，一個軟件驅動，叫做虛擬終端（pseudo terminal）被用來用將網絡登錄后的行為請求映射為真實終端的行為。

進程inetd等待處理大部分的網絡連接。

下面我們將了解網絡登錄的過程。

1. 系統啟動時，init進程創建一個shell執行腳本/etc/rc，其中一個后臺進程就是inetd。一旦該腳本終止，inetd進程的父進程就成為了init進程；
2. inetd的職責是等待TCP/IP連接請求，一旦有新的連接請求到來，inetd會執行fork and exec執行相應的處理程序；
3. telnetd程序會啟動一個TELNET服務器，等待用戶遠程登錄，用戶通過TCP協議鏈接服務器，并通過合法的用戶密碼進行登錄。

啟動telnetd程序的過程如下圖所示：

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telnetd進程啟動后的動作為：

1. 打開一個虛擬終端（pseudo teminal），然后調用fork創建出兩個進程；
2. 父進程處理來自網絡的連接請求；
3. 子進程執行exec函數調用login程序；
4. 父進程和子進程通過虛擬終端鏈接；
5. 如果子進程正確登錄，則后面的過程和物理登錄相同。

過程如下圖所示：

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每一個進程都屬于一個進程組。

進程組是一些進程的集合，這些進程常常關聯于同一個job，并且從同一個終端接收信號。

每一個進程組都有一個唯一的進程組ID。

函數getpgrp返回調用進程的進程組ID。

函數聲明：

?#include <unistd.h>

pid_t getpgrp(void);

? ? ? ? // Returns: process group ID of calling process

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pid_t getpgid(pid_t pid);

? ? ? ? // Returns: process group ID if OK, -1 on error

函數調用getpgid(0); 和函數調用getpgrp(); 作用相同，都返回調用進程的進程組ID。

每個進程組都有個頭進程，該進程的進程ID和進程組ID相同。

進程組的生命周期：從一個進程創建一個組開始，只到最有一個組內進程終止或者成為另外一個組的進程為止。

一個進程可以調用函數setpgid加入到另一個進程組或者創建一個進程組。

函數聲明：

?#include <unistd.h>

int setpgid(pid_t pid, pid_t pgid);

函數設置進程ID為pid的進程的進程組ID為pgid。

如果pid和pgid相同，都為某個進程的進程ID，則進程pid成為一個進程組的頭進程。

如果pid為0，則表示待設置的進程為當前進程。

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一個session是一個或幾個進程組的集合。

例如下圖所示：

一個進程通過調用函數setsid創建一個新的session。

函數聲明：

?#include <unistd.h>

pid_t setsid(void);

? ? ? ? // Returns: process group ID if OK, -1 on error

如果調用進程不是組頭進程，則會發生三件事：

1. 該進程成為創建的新session的session leader；
2. 該進程成為一個新進程組的頭進程，新進程組ID為該調用進程的進程號；
3. 該進程不關聯終端。

函數getsid返回一個session leader進程的進程組ID。

函數聲明：

#include <unistd.h>

pid_t getsid(pid_t pid);

? ? ? ? // Returns: session leader’s process group ID if OK, -1 on error

如果pid為0，函數getsid返回調用進程所在的session leader進程的進程組號。

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參考資料：

《Advanced Programming in the UNIX Envinronment 3rd》

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