进程 2月24日学习笔记

1.进程:


    程序:存放在外存中的一段数据组成的文件
    进程:是一个程序动态执行的过程,包括进程的创建、进程的调度、进程的消亡

2.进程相关命令:
 

  1.top 
      动态查看当前系统中的所有进程信息(根据CPU占用率排序)

        PID:唯一识别进程的ID号(>0)
        优先级:在 Linux 系统中,优先级值范围一般为 -20 到 19,数值越低表示优先级越高;而在 Windows 系统中,优先级数值越高表示优先级越高,通常为 0 到 31。
        进程状态: 
           

  • R(运行态/就绪态):表示进程正在运行或者已经准备好运行,可被 CPU 调度执行。
  • S(睡眠态/可唤醒等待态):表示进程正在等待某个事件的完成,例如等待输入/输出完成或等待某个资源的释放,它可以被唤醒进入运行态。
  • D(不可唤醒等待态):表示进程正在等待某个不可中断的事件发生,例如等待硬盘的输入/输出操作完成,此时进程无法被唤醒。
  • T(暂停态):表示进程被用户或其他进程暂停执行,可以通过发送信号或其他方式恢复进程的执行。
  • Z(僵尸态):表示进程已经完成执行,但是父进程尚未回收其退出状态,进程仍然存在于系统的进程表中,因此被称为"僵尸"。
  • X(结束态):表示进程已经正常或异常结束,没有存在于系统中。

        q退出 

    2.nice
      以指定优先级来运行进程

      示例:
        nice -n 优先级 要执行的集成任务

      renice 
      重新设定一个正在运行的进程的优先级
      
      示例:
        renice -n 优先级 进程PID 

    3.kill
      杀死指定的进程任务

      示例:
        kill -9 进程PID 

      killall 
      杀死进程名对应的所有进程任务

      示例:
        killall -9 进程名 

    4.ps -ef 
      查看当前时刻所有进程的信息

      PPID:父进程的ID号 

      ps -ef | grep a.out 

    5.pstree
      查看进程树关系

    6.ps -aux 
      查看当前时刻的进程信息

    7../a.out &
      将a.out任务放在后台执行
    
    8.jobs
      查看一个终端下后台执行的所有任务
    
    9.fg 编号
      将后台任务放到前台执行

3.进程的创建


    32bits

    一个进程在运行时,操作系统会为该进程分配 0 - 4G 虚拟内存空间,分为文本段、数据段、系统数据段

    文本段:
      也称为文本区,存放代码和指令
    
    数据段:
      也称为数据区,可以细分为:
            1.字符串常量区
            2.未初始化全局变量/静态变量
            3.已初始化全局变量/静态变量 
    
    系统数据段:
      包含堆区和栈区

4.进程中虚拟地址和物理地址的关系

虚拟内存空间:每个进程都有自己独立的虚拟内存空间,这个空间大小一般是从 0 到 4GB。每个进程的虚拟地址空间都是相同的,这个空间中存放的是每个进程的代码,数据和堆栈等信息
    1. 0 - 4G虚拟内存空间只有一个
    2. 实际物理地址中每个进程空间独立
    3. 通过MMU内存映射单元,单一个进程执行时,将物理地址中的数据加载到虚拟地址中运行

 

实际物理地址:每个进程的虚拟地址空间在执行时需要映射到实际的物理地址空间。每个进程的物理地址空间是独立的,不同的进程之间彼此隔离,互不干扰。物理地址是实际存储器中的地址,存放着进程需要的代码,数据和堆栈等信息。

MMU 内存映射单元:MMU 是 CPU 中的一个硬件单元,负责虚拟地址到物理地址的转换。当一个进程运行时,MMU 会根据虚拟地址到物理地址的映射关系,将虚拟地址中的数据加载到对应的物理地址中执行。MMU 会维护一个页表(Page Table)来记录虚拟地址到物理地址的映射关系。

5.进程的调度:
    1.常见的调度算法:
      1.先来先执行,后来后执行
      2.高优先级调度算法
      3.时间片轮转调度算法
      4.多级队列反馈调度算法
      5.负载均衡调度算法

      时间片:
        1.CPU在一个任务中的运行时间称为一个时间片

    2.宏观并行,微观串行

    3.进程的状态:
        R     运行态、就绪态 
        S     睡眠态/可唤醒等待态 
        D     不可唤醒等待态 
        T     暂停态
        Z     僵尸态
        X     结束态

6.进程相关函数接口:
    1.进程的创建 
      fork 
      pid_t fork(void);
      功能:
        创建一个子进程,新创建的进程称为原来进程的子进程,原来的进程称为新进程的父进程
      参数:
        void 缺省
      返回值:
        成功子进程返回0 
        父进程返回子进程的PID 
        失败返回-1 

       父进程调用fork创建子进程,子进程拷贝父进程的文本段、数据段、系统数据段  

      getpid
      pid_t getpid(void);
      功能:
        获得调用进程的PID号
      
      getppid
      pid_t getppid(void);
      功能:
        获得调用进程的PPID

  练习:
    创建一个父进程的2个子进程,子进程中打印自己的PID和父进程的PID
                            父进程中打印自己的PID和两个子进程的PID

#include "head.h"int main(void)
{pid_t pid1;pid_t pid2;pid1 = fork();if (-1 == pid1){perror("fail to fork");return -1;}if (0 == pid1){printf("子进程1 PID:%d PPID:%d\n", getpid(), getppid());}else if (pid1 > 0){pid2 = fork();if (-1 == pid2){perror("fail to fork");return -1;}if (0 == pid2){printf("子进程2 PID:%d PPID:%d\n", getpid(), getppid());}else if (pid2 > 0){printf("父进程 PID:%d child1PID:%d child2PID:%d\n", getpid(), pid1, pid2);}}while (1){}return 0;
}

  2.exit
    void exit(int status);
    功能:
      让进程结束
    参数:
      status:进程结束的状态
    返回值:
      缺省

    exit在主函数中使用和return效果一致
    exit会刷新缓存区

    _exit
    void _exit(int status);
    功能:
      让进程直接结束
    参数:
      status:进程结束的状态
    返回值:
      缺省

7.进程的消亡
  1.僵尸进程:
    进程代码执行结束,空间没有被回收,称为僵尸进程
  2.如何避免产生僵尸进程?
    1.让父进程先结束
    2.让父进程回收子进程空间

  3.孤儿进程:
      进程的父进程先结束,此时该进程称为孤儿进程,被系统进程收养,进程再结束时,会被系统进程回收进程空间

8.wait 
  pid_t wait(int *wstatus);
  功能:
    回收子进程空间
  参数:
    wstatus:存放子进程结束状态空间的首地址
  返回值:
    成功返回回收到的子进程PID
    失败返回-1 

  1.wait函数具有阻塞功能
  2.wait函数具有同步功能

  WIFEXITED(wstatus)
  进程是否正常退出 

  WEXITSTATUS(wstatus)
  进程结束状态值

  WIFSIGNALED(wstatus)
  进程是否被信号杀死

  WTERMSIG(wstatus)
  获得杀死进程的信号编号
 

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