【linux】进程(一)

先看预备知识,对本篇文章更有帮助。

目录

  • 进程概念:
  • 了解动态运行的概念:
  • 进程的本身内部属性:
    • 启动进程:
    • 关闭进程:
  • 如何创建进程:
  • 进程状态:
    • 直接看进程状态:
    • 僵尸进程与孤儿进程:

进程概念:

  • 课本概念:程序的一个执行实例,正在执行的程序等
  • 内核观点:担当分配系统资源(CPU时间,内存)的实体。

当然,课本上的概念不够我们继续深入理解。
但是内核观点又太过专业。

我们先来看下边的这张图。
在这里插入图片描述
我们发现:进程是可以多个一起存在的。既然这样,那就意味着操作系统(operating system)是要对进程进行管理的。

管理就说明我们要对进程先描述再组织
这也正好对应操作系统中的一个PCB的概念。

描述进程-PCB:

  • 进程信息被放在一个叫做进程控制块的内核数据结构中,可以理解为进程属性的集合。
  • 课本上称之为PCB(process control block),Linux操作系统下的PCB是: task_struct

task_ struct内容分类:

  • 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[休学例子,要加图CPU,寄存器]。
  • 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

那么PCB就是我们的进程吗?

答案是否定的,回忆一下我们在冯诺依曼体系中说到的,代码和数据会先加载到内存,再由操作系统创造出相应的PCB

进程 = PCB+代码和数据

了解动态运行的概念:

在这里插入图片描述

进程的本身内部属性:

进程的本身属性有什么?
那我们需要先启动一个进程

启动进程:

int main()
{while(1){//printf("I am a process, pid:%d\n", getpid());}return 0;
}

在利用ps -ajx命令进行查看进程
在这里插入图片描述

我们发现其中有多个属性 :
PID(进程ID) PPID(进程父ID) STAT(进程状态)等
PID就是我们每个进程的唯一标识符!

那么我们除了使用命令查看还可以使用什么查看我们的PID呢?
使用getpid函数(系统调用接口)即可查看
在这里插入图片描述
代码样例:
在这里插入图片描述
代码运行结果:
在这里插入图片描述

关闭进程:

直接kill -9 pid即可
也可以使用ctrl + c

如何创建进程:

了解了进程,那么如何创建呢?
其实我们每运行一个程序就相当于创建了一个进程。

如何在代码内创建呢?
fork函数在这里插入图片描述
代码样例:
在这里插入图片描述
运行结果:
在这里插入图片描述

进程状态:

直接看进程状态:

为了弄明白正在运行的进程是什么意思,我们需要知道进程的不同状态。一个进程可以有几个状态(在Linux内核里,进程有时候也叫做任务)。
下面的状态在kernel源代码里定义:

/*
* The task state array is a strange "bitmap" of
* reasons to sleep. Thus "running" is zero, and
* you can test for combinations of others with
* simple bit tests.
*/
static const char * const task_state_array[] = {
"R (running)", /* 0 */
"S (sleeping)", /* 1 */
"D (disk sleep)", /* 2 */
"T (stopped)", /* 4 */
"t (tracing stop)", /* 8 */
"X (dead)", /* 16 */
"Z (zombie)", /* 32 */
};
  • R运行状态(running): 并不意味着进程一定在运行中,它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。

  • S睡眠状态(sleeping): 意味着进程在等待事件完成(这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠(interruptible sleep))。

  • D磁盘休眠状态(Disk sleep)有时候也叫不可中断睡眠状态(uninterruptible sleep),在这个状态的进程通常会等待IO的结束。

  • T停止状态(stopped): 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止(T)进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。

  • X死亡状态(dead):这个状态只是一个返回状态,你不会在任务列表里看到这个状态。

僵尸进程与孤儿进程:

僵死状态(Zombies)是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程(使用wait()系统调用,后面讲)
没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程
僵死进程会以终止状态保持在进程表中,并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。
所以,只要子进程退出,父进程还在运行,但父进程没有读取子进程状态,子进程进入Z状态

僵尸状态危害:

进程的退出状态必须被维持下去,因为他要告诉关心它的进程(父进程),你交给我的任务,我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取,那子进程就一直处于Z状态?是的!
维护退出状态本身就是要用数据维护,也属于进程基本信息,所以保存在task_struct(PCB)中,换句话说,Z状态一直不退出,PCB一直都要维护?是的!
那一个父进程创建了很多子进程,就是不回收,是不是就会造成内存资源的浪费?是的!因为数据结构对象本身就要占用内存,想想C中定义一个结构体变量(对象),是要在内存的某个位置进行开辟空间!
内存泄漏?是的!


父进程如果提前退出,那么子进程后退出,进入Z之后,那该如何处理呢?
父进程先退出,子进程就称之为“孤儿进程
孤儿进程被1号init进程领养,当然要有init进程回收喽。

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