正常退出
從main函數返回return
調用exit
調用_exit
異常退出
調用abort
由信號終止
_exit是linux系統調用，關閉所有文件描述符，然後退出進程。
exit是c語言的庫函數，他最終調用_exit。在此之前，先清洗標准輸出的緩存，調用用atexit注冊的函數等, 在c語言的main函數中調用return就等價於調用exit。
_Exit是c語言的庫函數，自c99後加入，等價於_exit，即可以認為它直接調用_Exit。
基本來說，_Exit（或 _exit，建議使用大寫版本）是為 fork 之後的子進程准備的特殊 API。功能見POSIX 標准：_Exit，討論見 c - how to exit a child process
由fork()函數創建的子進程分支裡，正常情況下使用函數exit()是不正確的，這是因為使用它會導致標准輸入輸出的緩沖區被清空兩次，而且臨時文件可能被意外刪除。”
因為在 fork 之後，exec 之前，很多資源還是共享的（如某些文件描述符），如果使用 exit 會關閉這些資源，導致某些非預期的副作用（如刪除臨時文件等）。
「刷新」是對應 flush，意思是把內容從內存緩存寫出到文件裡，而不僅僅是清空（所以常見的對 stdin 調用 flush 的方法是耍流氓而已）。如果在 fork 的時候父進程內存有緩沖內容，則這個緩沖會帶到子進程，並且兩個進程會分別 flush （寫出）一次，造成數據重復。參見c - How does fork() work with buffered streams like stdout?
_exit系統調用
進程退出由exit系統調用來完成, 這使得內核有機會將該進程所使用的資源釋放回系統中
進程終止時，一般是調用exit庫函數（無論是程序員顯式調用還是編譯器自動地把exit庫函數插入到main函數的最後一條語句之後）來釋放進程所擁有的資源。
exit系統調用的入口點是sys_exit()函數, 需要一個錯誤碼作為參數, 以便退出進程。
其定義是體系結構無關的, 見kernel/exit.c
而我們用戶空間的多線程應用程序, 對應內核中就有多個進程, 這些進程共享虛擬地址空間和資源, 他們有各自的進程id(pid), 但是他們的組進程id(tpid)是相同的, 都等於組長(領頭進程)的pid
在linux內核中對線程並沒有做特殊的處理，還是由task_struct來管理。所以從內核的角度看， 用戶態的線程本質上還是一個進程。對於同一個進程（用戶態角度）中不同的線程其tgid是相同的，但是pid各不相同。 主線程即group_leader（主線程會創建其他所有的子線程）。如果是單線程進程（用戶態角度），它的pid等於tgid。
為什麼還需要exit_group
我們如果了解linux的線程實現機制的話, 會知道所有的線程是屬於一個線程組的, 同時即使不是線程, linux也允許多個進程組成進程組, 多個進程組組成一個會話, 因此我們本質上了解到不管是多線程, 還是進程組起本質都是多個進程組成的一個集合, 那麼我們的應用程序在退出的時候, 自然希望一次性的退出組內所有的進程。
因此exit_group就誕生了
group_exit函數會殺死屬於當前進程所在線程組的所有進程。它接受進程終止代號作為參數，進程終止代號可能是系統調用exit_group（正常結束）指定的一個值，也可能是內核提供的一個錯誤碼（異常結束）。
因此C語言的庫函數exit使用系統調用exit_group來終止整個線程組，庫函數pthread_exit使用系統調用_exit來終止某一個線程
_exit和exit_group這兩個系統調用在Linux內核中的入口點函數分別為sys_exit和sys_exit_group。
聲明見include/linux/syscalls.h, line 326
asmlinkage long sys_exit(int error_code);
asmlinkage long sys_exit_group(int error_code);
asmlinkage long sys_wait4(pid_t pid, int __user *stat_addr,
int options, struct rusage __user *ru);
asmlinkage long sys_waitid(int which, pid_t pid,
struct siginfo __user *infop,
int options, struct rusage __user *ru);
asmlinkage long sys_waitpid(pid_t pid, int __user *stat_addr, int options);
其系統調用號是一個體系結構相關的定義, 但是多數體系結構的定義如下, 在include/uapi/asm-generic/unistd.h, line 294文件中
/* kernel/exit.c */
#define __NR_exit 93
__SYSCALL(__NR_exit, sys_exit)
#define __NR_exit_group 94
__SYSCALL(__NR_exit_group, sys_exit_group)
#define __NR_waitid 95
__SC_COMP(__NR_waitid, sys_waitid, compat_sys_waitid)
只有少數體系結構, 重新定義了系統調用號
然後系統調用的實現在kernel/exit.c 中
SYSCALL_DEFINE1(exit, int, error_code)
{
do_exit((error_code&0xff)<<8);
}
/*
* this kills every thread in the thread group. Note that any externally
* wait4()-ing process will get the correct exit code - even if this
* thread is not the thread group leader.
*/
SYSCALL_DEFINE1(exit_group, int, error_code)
{
do_group_exit((error_code & 0xff) << 8);
/* NOTREACHED */
return 0;
}
do_group_exit()函數殺死屬於current線程組的所有進程。它接受進程終止代碼作為參數，進程終止代號可能是系統調用exit_group()指定的一個值，也可能是內核提供的一個錯誤代號。
該函數執行下述操作
檢查退出進程的SIGNAL＿GROUP_EXIT標志是否不為0，如果不為0，說明內核已經開始為線性組執行退出的過程。在這種情況下，就把存放在current->signal->group_exit_code的值當作退出碼，然後跳轉到第4步。
否則，設置進程的SIGNAL＿GROUP_EXIT標志並把終止代號放到current->signal->group_exit_code字段。
調用zap_other_threads()函數殺死current線程組中的其它進程。為了完成這個步驟，函數掃描與current->tgid對應的PIDTYPE＿TGID類型的散列表中的每PID鏈表，向表中所有不同於current的進程發送SIGKILL信號，結果，所有這樣的進程都將執行do_exit()函數，從而被殺死。
調用do_exit()函數，把進程的終止代碼傳遞給它。正如我們將在下面看到的，do_exit()殺死進程而且不再返回。
/*
* Take down every thread in the group. This is called by fatal signals
* as well as by sys_exit_group (below).
*/
void
do_group_exit(int exit_code)
{
struct signal_struct *sig = current->signal;
BUG_ON(exit_code & 0x80); /* core dumps don't get here */
/*
檢查current->sig->flags的SIGNAL_GROUP_EXIT標志是否置位
或者current->sig->group_exit_task是否不為NULL
*/
if (signal_group_exit(sig))
exit_code = sig->group_exit_code; /* group_exit_code存放的是線程組終止代碼 */
else if (!thread_group_empty(current)) { /* 檢查線程組鏈表是否不為空 */
struct sighand_struct *const sighand = current->sighand;
spin_lock_irq(&sighand->siglock);
if (signal_group_exit(sig))
/* Another thread got here before we took the lock. */
exit_code = sig->group_exit_code;
else {
sig->group_exit_code = exit_code;
sig->flags = SIGNAL_GROUP_EXIT;
zap_other_threads(current); /* 遍歷整個線程組鏈表，並殺死其中的每個線程 */
}
spin_unlock_irq(&sighand->siglock);
}
do_exit(exit_code);
/* NOTREACHED */
}
進程終止所要完成的任務都是由do_exit函數來處理。
該函數定義在kernel/exit.c中
profile_task_exit(tsk);
該函數會定義在觸發kernel/profile.c
void profile_task_exit(struct task_struct *task)
{
blocking_notifier_call_chain(&task_exit_notifier, 0, task);
}
會觸發task_exit_notifier通知, 從而觸發對應的處理函數
其中task_exit_notifier被定義如下
// http://lxr.free-electrons.com/source/kernel/profile.c?v=4.6#L134
static BLOCKING_NOTIFIER_HEAD(task_exit_notifier);
// http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/notifier.h?v=4.6#L111
#define BLOCKING_NOTIFIER_INIT(name) { \
.rwsem = __RWSEM_INITIALIZER((name).rwsem), \
.head = NULL }
// http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/rwsem.h?v4.6#L74
#define __RWSEM_INITIALIZER(name) \
{ .count = RWSEM_UNLOCKED_VALUE, \
.wait_list = LIST_HEAD_INIT((name).wait_list), \
.wait_lock = __RAW_SPIN_LOCK_UNLOCKED(name.wait_lock) \
__RWSEM_OPT_INIT(name) \
__RWSEM_DEP_MAP_INIT(name) }
保證task_struct中的plug字段是空的，或者plug字段指向的隊列是空的。plug字段的意義是stack plugging
// http://lxr.free-electrons.com/source/include/linux/blkdev.h?v=4.6
WARN_ON(blk_needs_flush_plug(tsk));
其中blk_needs_flush_plug函數定義在include/linux/blkdev.h, 如下
static inline bool blk_needs_flush_plug(struct task_struct *tsk)
{
struct blk_plug *plug = tsk->plug;
return plug &&
(!list_empty(&plug->list) ||
!list_empty(&plug->mq_list) ||
!list_empty(&plug->cb_list));
}
中斷上下文不能執行do_exit函數, 也不能終止PID為0的進程。
if (unlikely(in_interrupt()))
panic("Aiee, killing interrupt handler!");
if (unlikely(!tsk->pid))
panic("Attempted to kill the idle task!");
/*
* If do_exit is called because this processes oopsed, it's possible
* that get_fs() was left as KERNEL_DS, so reset it to USER_DS before
* continuing. Amongst other possible reasons, this is to prevent
* mm_release()->clear_child_tid() from writing to a user-controlled
* kernel address.
*
* 設定進程可以使用的虛擬地址的上限（用戶空間）
* http://lxr.free-electrons.com/ident?v=4.6;i=set_fs
*/
set_fs(USER_DS);
這個是一個體系結構相關的代碼, 其定義如下
其定義在arch/對應體系/include/asm/uaccess.h中
arm64的定義如下
static inline void set_fs(mm_segment_t fs)
{
current_thread_info()->addr_limit = fs;
/*
* Enable/disable UAO so that copy_to_user() etc can access
* kernel memory with the unprivileged instructions.
*/
if (IS_ENABLED(CONFIG_ARM64_UAO) && fs == KERNEL_DS)
asm(ALTERNATIVE("nop", SET_PSTATE_UAO(1), ARM64_HAS_UAO));
else
asm(ALTERNATIVE("nop", SET_PSTATE_UAO(0), ARM64_HAS_UAO,
CONFIG_ARM64_UAO));
}
首先是檢查PF_EXITING標識, 此標識表示進程正在退出,
如果此標識已被設置, 則進一步設置PF_EXITPIDONE標識, 並將進程的狀態設置為不可中斷狀態TASK_UNINTERRUPTIBLE, 並進程一次進程調度
/*current->flags的PF_EXITING標志表示進程正在被刪除 */
if (unlikely(tsk->flags & PF_EXITING)) { /* 檢查PF_EXITING標志是否未被設置 */
pr_alert("Fixing recursive fault but reboot is needed!\n");
/*
* We can do this unlocked here. The futex code uses
* this flag just to verify whether the pi state
* cleanup has been done or not. In the worst case it
* loops once more. We pretend that the cleanup was
* done as there is no way to return. Either the
* OWNER_DIED bit is set by now or we push the blocked
* task into the wait for ever nirwana as well.
*/
/* 設置進程標識為PF_EXITPIDONE*/
tsk->flags |= PF_EXITPIDONE;
/* 設置進程狀態為不可中斷的等待狀態 */
set_current_state(TASK_UNINTERRUPTIBLE);
/* 調度其它進程 */
schedule();
}
如果此標識未被設置, 則通過exit_signals來設置
/*
tsk->flags |= PF_EXITING;
http://lxr.free-electrons.com/source/kernel/signal.c#L2383
*/
exit_signals(tsk); /* sets tsk->flags PF_EXITING 設置PF_EXITING標志
/*
* tsk->flags are checked in the futex code to protect against
* an exiting task cleaning up the robust pi futexes.
*/
/* 內存屏障，用於確保在它之後的操作開始執行之前，它之前的操作已經完成 */
smp_mb();
/* 一直等待，直到獲得current->pi_lock自旋鎖 */
raw_spin_unlock_wait(&tsk->pi_lock);
/* sync mm's RSS info before statistics gathering */
if (tsk->mm)
sync_mm_rss(tsk->mm);
/*
cct_update_integrals - update mm integral fields in task_struct
更新進程的運行時間, 獲取current->mm->rss_stat.count[member]計數
http://lxr.free-electrons.com/source/kernel/tsacct.c?v=4.6#L152
*/
acct_update_integrals(tsk);
函數的實現如下, 參見 http://lxr.free-electrons.com/source/kernel/tsacct.c?v=4.6
void acct_update_integrals(struct task_struct *tsk)
{
cputime_t utime, stime;
unsigned long flags;
local_irq_save(flags);
task_cputime(tsk, &utime, &stime);
__acct_update_integrals(tsk, utime, stime);
local_irq_restore(flags);
}
其中task_cputime獲取了進程的cpu時間
__acct_update_integr定義如下
參照http://lxr.free-electrons.com/source/kernel/tsacct.c
static void __acct_update_integrals(struct task_struct *tsk,
cputime_t utime, cputime_t stime)
{
cputime_t time, dtime;
u64 delta;
if (!likely(tsk->mm))
return;
time = stime + utime;
dtime = time - tsk->acct_timexpd;
/* Avoid division: cputime_t is often in nanoseconds already. */
delta = cputime_to_nsecs(dtime);
if (delta < TICK_NSEC)
return;
tsk->acct_timexpd = time;
/*
* Divide by 1024 to avoid overflow, and to avoid division.
* The final unit reported to userspace is Mbyte-usecs,
* the rest of the math is done in xacct_add_tsk.
*/
tsk->acct_rss_mem1 += delta * get_mm_rss(tsk->mm) >> 10;
tsk->acct_vm_mem1 += delta * tsk->mm->total_vm >> 10;
}
group_dead = atomic_dec_and_test(&tsk->signal->live);
if (group_dead) {
hrtimer_cancel(&tsk->signal->real_timer);
exit_itimers(tsk->signal);
if (tsk->mm)
setmax_mm_hiwater_rss(&tsk->signal->maxrss, tsk->mm);
}
acct_collect(code, group_dead);
if (group_dead)
tty_audit_exit(); //記錄審計事件
audit_free(tsk); // 釋放struct audit_context結構體
釋放線性區描述符和頁表
/* 釋放存儲空間
放棄進程占用的mm,如果沒有其他進程使用該mm，則釋放它。
*/
exit_mm(tsk);
輸出進程會計信息
if (group_dead)
acct_process();
trace_sched_process_exit(tsk);
釋放用戶空間的“信號量”
exit_sem(tsk); /* 釋放用戶空間的“信號量” */
遍歷current->sysvsem.undo_list鏈表，並清除進程所涉及的每個IPC信號量的操作痕跡
釋放鎖
exit_shm(tsk); /* 釋放鎖 */
釋放文件對象相關資源
exit_files(tsk); /* 釋放已經打開的文件 */
````
**釋放struct fs_struct結構體**
```c
exit_fs(tsk); /* 釋放用於表示工作目錄等結構 */
脫離控制終端
if (group_dead)
disassociate_ctty(1);
釋放命名空間
exit_task_namespaces(tsk); /* 釋放命名空間 */
exit_task_work(tsk);
釋放task_struct中的thread_struct結構
exit_thread(); /* */
觸發thread_notify_head鏈表中所有通知鏈實例的處理函數，用於處理struct thread_info結構體
Performance Event功能相關資源的釋放
perf_event_exit_task(tsk);
Performance Event功能相關資源的釋放
cgroup_exit(tsk);
注銷斷點
/*
* FIXME: do that only when needed, using sched_exit tracepoint
*/
flush_ptrace_hw_breakpoint(tsk);
更新所有子進程的父進程
exit_notify(tsk, group_dead);
進程事件連接器（通過它來報告進程fork、exec、exit以及進程用戶ID與組ID的變化）
proc_exit_connector(tsk);
用於NUMA，當引用計數為0時，釋放struct mempolicy結構體所占用的內存
#ifdef CONFIG_NUMA
task_lock(tsk);
mpol_put(tsk->mempolicy);
tsk->mempolicy = NULL;
task_unlock(tsk);
#endif
釋放struct futex_pi_state結構體所占用的內存
#ifdef CONFIG_FUTEX
if (unlikely(current->pi_state_cache))
kfree(current->pi_state_cache);
#endif
釋放struct io_context結構體所占用的內存
if (tsk->io_context)
exit_io_context(tsk);
釋放與進程描述符splice_pipe字段相關的資源
if (tsk->splice_pipe)
free_pipe_info(tsk->splice_pipe);
if (tsk->task_frag.page)
put_page(tsk->task_frag.page);
check_stack_usage();
/* causes final put_task_struct in finish_task_switch(). */
tsk->state = TASK_DEAD;
tsk->flags |= PF_NOFREEZE; /* tell freezer to ignore us */
/*
重新調度，因為該進程已經被設置成了僵死狀態，因此永遠都不會再把它調度回來運行了，也就實現了do_exit不會有返回的目標 */
schedule();
在設置了進程狀態為TASK_DEAD後, 進程進入僵死狀態, 進程已經無法被再次調度, 因為對應用程序或者用戶空間來說此進程已經死了, 但是盡管進程已經不能再被調度，但系統還是保留了它的進程描述符，這樣做是為了讓系統有辦法在進程終止後仍能獲得它的信息。
在父進程獲得已終止子進程的信息後，子進程的task_struct結構體才被釋放（包括此進程的內核棧）。
