进程

什么是进程？
概念上来说，进程是担当OS资源分配的实体。通俗来说，进程是我们OS上一个在运行的程序。
我们的OS上不止有一个进程，当我们的某一个进程像是去磁盘上读文件时，由于磁盘的速度很慢，这是为了提高CPU的利用率，这时就会将该进程挂起，而去执行另一个进程，直到磁盘读写完毕，给OS一个信号，OS从而在去调度原来被挂起的进程。
进程不止有一个，所以就需要我们对进程进行管理，怎么管理：先描述，后组织，将进程的属性抽象成结构体，然后将每个进程的结构体通过链表组织起来。其中所谓 的结构体就是我们的PCB—进程控制模块，在Linux中就是我们的task_struct。每一个进程都有其独立的PCB，那么操作系统对进程的管理就变为了实际上对PCB进行管理。PCB放在哪个组织结构里实则对应着的是其不同的进程状态，我们的进程至少具备三种基本状态：运行状态，就绪状态，阻塞状态。其分别对应着运行队列，就绪队列，阻塞队列这样的组织结构。
运行状态：正在运行的进程
就绪状态：随时可以运行，但CPU正在被其他进程所占有
阻塞状态：由于等待输入输出等时间，无法运行，及时给它CUP控制权，也无法运行。
若有大量的阻塞状态，回导致我们的内存利用率不高，所以通常会把阻塞状态的进程的物理内存换入到磁盘中，只留有其内核数据在内存中，当需要再运行的时候，再从磁盘中写回，我们将这种状态成为挂起状态。
task_struct中有什么？

标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
状态: 任务状态，退出代码，退出信号等。
优先级: 相对于其他进程的优先级。
程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。
内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针
上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据。
I／O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I／O设备和被进程使用的文件列表。
记账信息: 可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等。
其他信息

那我们的进程都要是处于就绪状态，OS该如何决策调度哪一个进程呢？这就是是OS调度器要干的事情啦？我们可以在可以简单的说名以下：每个进程都有优先级，优先级越高，则越是容易被调度，当然这个优先级的计算，是调度器帮我们去评判的，那么我们人为的可以干预吗，是可以的！我们的nice值就可以帮助我们进行优先级的干预。

PRI是进程的优先级，其表示该进程被cpu执行的先后顺序，其值越小，优先级越高。 那么NI是啥呢？可以将其理解为优先级的修正数值。
因此调整nice值就是调整进程的优先级。nice值的取值范围是-19 - 20。

那么如何更改nice值

可以使用top命令进行修改。其使用格式如下： 进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值。

调整已存在进程的nice：renice

我们的每个进程都拥有其独立的进程地址空间，以及页表。这样的设计使得我们多进程得以实现，避免了直接对物理内存操作而引起地址冲突，再者，由于虚拟地址到物理地址之间要经过映射，并且我们对进程地址空间进行了分段，因此在映射时，我们自然就可以进行一些检查，检查其访问的地址是否安全，以及该地址所存储数据的属性是否允许我们进行操作等；进程地址空间使得让每一个进程都觉得自己拥有整个内存，它不关心其他的进程，这也是进程独立的体现，并且，由于有局部性原理，我们可以将一些暂时不用的其他进程所占用的内存，换出到磁盘中，从而给当前进程用，提高了内存的使用效率。
我们可以在当前进程中，利用fork函数创建子进程，我们的进程具有独立性，创建的子进程通过拷贝父进程的PCB，再更具自己的情况，稍加更改，就成了自己的PCB结构体，因此在父进程在创建子进程前的一些属性和数据，例如文件描述符表等子进程都是可以看见的。当然子进程也会创建出自己的进程地址空间。只不过为了提高效率，节约内存其采用读时共享，写时拷贝的策略，在读时，和父进程映射同一块物理内存，只有写时，才会重新将数据映射到心的物理内存上。
新创建出来的子进程，若我们不进行等待，就会形成僵尸进程，僵尸进程会占用一定的资源，我们的子进程在退出时，其会保留一些退出信息，当然由于进程并未完全退出，所以其PCB当然也存在在内核中，所以为了减少资源的浪费，我们要对子进程进行回收，回收可以采用父进程阻塞式的等待，父进程进行轮询判断等方式进行回收，还可以通过信号的方式：因为我们的子进程在退出时，会像父进程发送SIGCHILD信号，所以我们若不关心退出信息，可以通过显式的忽略该信号（特例），关心的话可以在自定义信号处理函数中进行等待（循还+非阻塞式等待）。
我们在的进程还可以进行替换，利用execv函数族进行进程替换，其本质就是将该进程的代码和数据进行替换，PCB等结构不变。
进程终止我们可以通过exit函数，信号，直接return等方式进行退出。

线程

什么叫线程？
线程是OS进行调度运行的最小单位，线程运行在进程的内部，是进程实际运行的单位。进程是承担OS资源的实体，那么线程就是承担进程部分资源的一个实体。
在一个进程内部，不止有一个进程，那么我们是不是要对其进行管理，先描述，后组织，将其属性抽象从某种结构体，我们将这种结构体成为TCB。也就是说，OS实际调度的是一个个TCB，当然这是对于一般OS来说。Linux有自己的方案。
Linux认为既然线程的结构和进程类似，那么我就不用去再实现线程的一套结构，而是将一个线程当作一个特殊的进程来看待，这样的优势则是，减少了我们结构的复杂度，从而降低了BUG的产生。
因此，现在对于CPU而言，其不管你是线程还是进程，它所认的就是PCB结构体。
为了能够实现线程，我们就要将原来进程的那一套进行一些更改。这就涉及到了线程的一些特性。我们的同一个进程的多个线程之间是能够共享代码段，数据段，打开的文件等资源的，也就是说其要共享进程地址空间上的一些数据。这当然好办，我们在创建这个特殊的进程时，将其和创建它的进程的地址空间进行共享。
当然除了共享的数据以外，每个线程都是一个执行流，它也应该拥有自己的私有栈，独立的上下文数据，信号屏蔽字，线程ID，调度优先级等。后面的一些数据，由于线程有独立的PCB，因此可以私有化，但是，栈怎么办？用户栈只有一个，要是都放在用户栈里，岂不是太过于混乱。Linux的解决办法是这样的：此时，我们的线程对于上层用户来说，操作是有难度的，所以有第三方库经过对Linux 的线程接口封装为我们提供了使用Linux线程更方便的方法，在使用线程时，程序运行起来后，会将第三方库加载到我们的mmp共享区域，这个库不光为我们解决了使用线程系统调用接口难的问题，还帮我们提供了线程所使用的栈。这个栈在哪呢？就在我们的mmp中，并且我们的线程id就是其栈的起始地址，而我们ps -aL中显式的LWP则是内核中标记线程的id。它与我们用户所看到的线程id是一一对应的。
所以Linux下的进程<=其他OS下的进程。OS下的进程我们称为轻量级进程。

进程与线程比较

进程承担OS资源分配的实体，而线程是CPU的基本调度单位，线程在进程中。
线程之间大多数资源是共享的，所以线程间通信方便，而进程是独立的，所以进程间通信难度较大。
线程能够减少并发执行的时间和空间开销-----体现在：
线程的创建更加简单。
线程进行切换时效率更快。因为我们在进行切换时，不仅仅是将PCB换下去，保存上下文，我们的计算机为了更快的效率，在CPU和内存之间还由多级缓存，我们的线程中的资源好多都是共享的，所以缓存命中率高，而进程切换，则需要重新加载缓存。
线程的释放也要比进程快。
但是我们同一进程内的线程异常退出，那么我们整个进程也都退出了，而且线程由于一些数据共享的问题，会带来线程安全。