进程相关概念

      1.进程相关概念

      进程是代码的一次动态执行，担当分配系统资源的角色，进程信息是被放在一个一个数据结构中，是一个结构体task_struct

      2.进程控制块内容

                    这里写图片描述

//linux下的进程控制块
struct task_struct {volatile long state;// 说明了该进程是否可以执行,还是可中断等信息unsigned long flags;// Flage 是进程号,在调用fork()时给出int sigpending;// 进程上是否有待处理的信号 mm_segment_t addr_limit;// 进程地址空间,区分内核进程与普通进程在内存存放的位置不同0 - 0xBFFFFFFF for user - thead0 - 0xFFFFFFFF for kernel - threadvolatile long need_resched; //调度标志,表示该进程是否需要重新调度, 若非 0, 则当从内核态返回到用户态,会发生调度 int lock_depth;//锁深度 long nice; //进程的基本时间片 unsigned long policy; //进程的调度策略,有三种 实时进程:SCHED_FIFO,SCHED_RR 分时进程:SCHED_OTHER struct mm_struct mm; //进程内存管理信息 int processor; //若进程不在任何CPU上运行。cpus_runnable 的值是0，否则是1。 这个值在运行队列被锁时更新. unsigned long cpus_runnable, cpus_allowed;struct list_head run_list; //指向运行队列的指针 unsigned long sleep_time; //进程的睡眠时间 struct task_struct next_task, prev_task; //用于将系统中所有的进程连成一个双向循环链表,其根是init_task. struct mm_struct active_mm;truct list_head local_pages; //指向本地页面unsigned int allocation_order, nr_local_pages;struct linux_binfmt binfmt;// 进程所运行的可执行文件的格式int exit_code, exit_signal;int pdeath_signal;// 父进程终止是向子进程发送的信号unsigned long personality; // Linux 可以运行由其他UNIX操作系统生成的符合iBCS2标准的程序int did_exec : 1; //按POSIX要求设计的布尔量,区分进程正在执行从父进程中继承的代码,还是执行由execve装入的新程序代码 pid_t pid;// 进程标识符,用来代表一个进程pid_t pgrp; //进程组标识,表示进程所属的进程组pid_t tty_old_pgrp; //进程控制终端所在的组标识pid_t session; //进程的会话标识pid_t tgid;int leader; //标志,表示进程是否为会话主管struct task_structp_opptr p_pptr, p_cptr, p_ysptr, p_osptr;struct list_head thread_group;// 线程链表struct task_struct pidhash_next; //用于将进程链入HASH表pidhash struct task_struct pidhash_pprev;wait_queue_head_t wait_chldexit; //供wait4()使用struct completion vfork_done; //供vfork() 使用 unsigned long rt_priority; // 实时优先级，用它计算实时进程调度时的weight值，unsigned long it_real_value, it_prof_value, it_virt_value;unsigned long it_real_incr, it_prof_incr, it_virt_value;struct timer_list real_timer;//指向实时定时器的指针struct tms times; //记录进程消耗的时间，unsigned long start_time;//进程创建的时间long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS];//记录进程在每个CPU上所消耗的用户态时间和核心态时间mm fault and swap info : this can arguably be seen as eithermm - specific or thread - specific//内存缺页和交换信息：//min_flt, maj_flt累计进程的次缺页数（Copy on　Write页和匿名页）和主缺页数（从映射文件或交换设备读入的页面数）；//nswap记录进程累计换出的页面数，即写到交换设备上的页面数。//cmin_flt, cmaj_flt, cnswap记录本进程为祖先的所有子孙进程的累计次缺页数，主缺页数和换出页面数。在父进程//回收终止的子进程时，父进程会将子进程的这些信息累计到自己结构的这些域中unsigned long min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt, cmaj_flt, cnswap;int swappable : 1; //表示进程的虚拟地址空间是否允许换出process credentials ///进程认证信息//uid,gid为运行该进程的用户的用户标识符和组标识符，通常是进程创建者的uid，gid //euid，egid为有效uid,gid//fsuid，fsgid为文件系统uid,gid，这两个ID号通常与有效uid,gid相等，在检查对于文件系统的访问权限时使用他们。//suid，sgid为备份uid,giduid_t uid, euid, suid, fsuid;gid_t gid, egid, sgid, fsgid;int ngroups; //记录进程在多少个用户组中gid_t groups[NGROUPS]; //记录进程所在的组kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable,cap_permitted;//进程的权能，分别是有效位集合，继承位集合，允许位集合int keep_capabilities : 1;struct user_struct user;limitsstruct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS]; //与进程相关的资源限制信息unsigned short used_math; //是否使用FPUchar comm[16]; //进程正在运行的可执行文件名file system info //文件系统信息int link_count, total_link_count;struct tty_struct tty; NULL if no tty 进程所在的控制终端，如果不需要控制终端，则该指针为空unsigned int locks; How many file locks are being heldipc stuff //进程间通信信息struct sem_undo semundo; //进程在信号灯上的所有undo操作struct sem_queue semsleeping; //当进程因为信号灯操作而挂起时，他在该队列中记录等待的操作CPU - specific state of this task //进程的CPU状态，切换时，要保存到停止进程的task_struct中struct thread_struct thread;filesystem information; 文件系统信息struct fs_struct fs;open file information //打开文件信息struct files_struct files;signal handlers //信号处理函数spinlock_t sigmask_lock;Protects signal and blockedstruct signal_struct sig; //信号处理函数，sigset_t blocked; //进程当前要阻塞的信号，每个信号对应一位struct sigpending pending; //进程上是否有待处理的信号
}
      3.进程状态

      R 运行状态，S 睡眠状态， D 状态深度睡眠状态，（在该状态下的进程不能被其他进程唤醒，只有自己可以唤醒自己），T 停止状态, t 追加状态， X 死亡状态， Z 僵尸状态

      4.僵尸进程

      定义：;所谓僵尸进程就是进程处于一个僵死的状态，即进程已经退出，但其父进程没有得到子进程的退出信息，此时的进程就会成为一个僵尸进程。
      来看一段代码

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>int main()
{pid_t id;id = fork();if(id < 0){perror("fork");exit(0);}else if(id == 0){printf("I am child\n");sleep(1);}else{printf("I am father\n");sleep(15);}return;
}

这里写图片描述
      于是看到了系统中出现了一个僵尸进程。在此必须注意，僵尸进程的父进程如果一直不去读取该进程的信息，则这个进程将会一直处于将是状态，并且该进程的PCB也将一直被维持，那么就会造成内从泄露。

      5.孤儿进程

        孤儿进程就是父进程先于子进程退出，此时的子进程就会变成孤儿进程，那是不是就是说该进程的信息就没人来读取吗？答案是否定的。此时的子进程会被1号init进程领养，于是该子进程就会变成孤儿进程。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>int main()
{pid_t id;id = fork();if(id < 0){perror("fork");exit(0);}else if(id == 0){printf("I am child\n");sleep(1);}else{printf("I am father\n");sleep(15);}return;
}

          这里写图片描述
        监视可以看到并没有僵尸状态，则说明子进程退出时的信息被其他进程读取，进而也说明进程被领养。

      6.查看系统进程

        查看系统进程可以用ps,或者top命令来查看
        这里写图片描述
        其中 PRI 是优先级，数字越小优先级越高，而 nice 是用来修改 PRI 的 PRI(new) = PRI(old) + nice, nice 的取值范围是 -20 到 19， 创建进程时 PRI 默认是80, 而 nice 默认为 0。
        进城之间具有竞争性, 系统进程数目众多， 而 CPU 的资源有限，因此为了能够高效完成任务，合理竞争相关资源，进程之间就需要有一个优先级，确保CPU正常工作；同时进程在运行期间独享各自资源，互不干扰，因此进程是具有独立性的；在多个CPU 的状况下， 进程之间可以同时工作，因此进程具有独立性；当只有一个CPU时，为了让每个进程得以运行，CPU采用进程切换的方式，以确保在一段时间里每一个进程都可以得以运行，因此进程具有并发性。

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