【Linux】进程的概念

一、进程的概念

程序：代码+数据

进程：代码+数据+堆栈+PCB

程序：为了完成特定功能的一系列指令的有序集合

进程：一个具有一定独立功能的程序在数据集合上的一次动态执行过程

每个进程都有自己的状态
每个进程都有自己的虚拟地址空间
进程是操作系统分配资源的基本单位

组成：进程包含了一个程序执行过程中的所有状态信息

程序的代码
程序处理的数据
程序计数器中的
寄存器动态变化
系统资源

进程与程序的联系：

程序是进程的基础
程序每次执行构成不同的进程
进程是程序功能的体现
多次执行，一个程序可以应对多个进程，通过调用关系，一个进程可以包含多个程序（多对多）

进程与程序的区别

进程是动态的，程序是静态的，程序是有序代码的集合，进程是程序的执行，进程有核心态/用户态
进程是暂时的，程序是永久的，进程是一个状态变化的过程，程序可长久保存
进程与程序的组成不同，进程的组成包括程序、数据、和进程控制块

进程控制块（PCB---进程属性的集合）

进程信息被放在一个叫进程控制块的数据结构中，Linux中的PCB是：task_struct，它里面包含着进程的信息，并且会被装载到RAM内存中

task_struct内容

标识符：描述本进程的唯一标识符，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设备和被进程使用文件列表
记账信息：可能包括处理时间总和，使用的时钟数总和、时间限制、记帐号等
其他信息

调度：优先级、动态变化

从就绪中的程序中选择合适的放在CPU中执行

二、进程相关操作命令

cat /proc/sys/kernel/pid_max：系统ID号最大值

ps：报告系统当前进程

ps -ef

df：查看磁盘情况

df -ef

ps -ef | grep a.out |grep -v grep反向过滤

三、创建一个进程的一般工作

1.分配一个PID（从小到大找第一个没有被使用的ID）

【0—cat /proc/sys/kernel/pid_max】

0号进程是内核进程，它创建1号进程。

0号进程还将进程从物理内存搬到磁盘，和从磁盘搬到物理内存

2.分配PCB，拷贝父进程的PCB的绝大部分数据
3.给子进程分配资源
4.复制父进程地址空间
5.将子进程制成就绪状态放入就绪队列
6.pid_t fork(viod) 子进程0，父进程大于1

子进程是父进程的翻版，子进程具有父进程的栈、数据段、堆和执行文本段的拷贝。
父进程和子进程有相同的程序文本段，但各自拥有不同的堆栈、数据段、堆段拷贝
执行fork( )后每个进程均可修改自己的栈数据、堆段中变量，而不影响另一进程

pid_fork (void);

作用：创建一个进程

返回值：子进程返回0；父进程返回大于0（实际上就是子进程的PID）；当前无法创建时返回-1

1.创建后，父子进程交替进行（0为子进程，父进程大于1）
2.若父进程死亡，子进程变为孤儿进程，由1号进程领养
3.若子进程死亡，成为僵尸进程

fork（）创建的子进程是对父进程的栈、数据段、堆和执行文本的拷贝，但是这样做会浪费内存空间。避免这种浪费有两种方法：
1、内核将每一个进程的代码段标记为只读，从而使进程无法修改自身代码，这样子进程和父进程可以共享同一代码段，指向相同的物理内存页帧
２、对于父进程数据段、堆段和栈段的各页，内核采用写时复制技术，起初内核将进程的代码段标记为只读，使父进程和子进程指向相同的物理内存，调用fork（）后内核会捕获所有子进程和父进程对代码段的修改企图，然后将要修改的代码段拷贝分配给造内核捕获的进程，之后父进程和子进程就可以修改各自的代码段拷贝，不再相互影响。

fork和vfork

fork是创建一个子进程，并把父进程的内存数据copy到子进程中。
vfork是创建一个子进程，并把子进程和父进程的内存数据share一起共用
vfork不进行写时拷贝，性能相较于fork更好，但是vfork的实现在每个系统上面都存在错误，只有在vfork调用完后加上exec或者exit才会正确。

getpid（）可以获取进程的PID；getppid（）可以获取进程的父进程的PID

创建一个孤儿进程

创建一个僵尸进程

僵尸进程是不能用kill被杀死的，从系统中移除其的唯一方法就是杀掉他们的父进程（或等待其父进程终止），此时init将接管和等待这些僵尸进程，将它们清除掉。

当创建的僵尸进程过多的时候会导致以下问题：

造成内存资源的浪费
内存泄漏
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，僵尸状态一直不退出，PCB一直都要维护

四、进程的优先级

ps -l(查看当前系统进程的优先级)
UID 执行者身份
PID 进程ID
PPID 父进程ID
PRI 进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行
NI 进程的nice值

子进程会继承父进程的优先级，因为PCB中存储着进程的优先级，创建子进程的时候会将父进程的PCB拷贝过来。

进程的nice值

概念
- 进程的nice值表示进程可被执行的优先级的修正数值
取值范围
- nice取值范围：-20-19，总共40个级别
nice值的修改
- PRI（new）=PRI（old）+nice
  - 如：renice -5 -p 2600（将PID为2600的进程nice值修改为-5）
  - 如：nice -n -5 ./test （开始执行指定nice值的进程）
- 在进程启动之前可以通过nice来调整进程的优先级
- 当nice的值为负值的时候，该程序的优先级值将会变小，其优先级会变高，会越快被执行。
用top命令修改已存在进程的nice
- top可以查看系统所有进程的相关信息，相当于Windows的任务管理器
  - “r”->输入进程PID->输入naice值（修改已存在进程的nice值）
  - “k”->输入进程PID->"enter" (杀死已存在的进程)
  - “<”向上翻页 ">"向下翻页
  - “q”（退出top）

进程的并行和并发

并行：多个进程在多个CPU下分别同时运行
并发：多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间内，让多个进程都得以推进，一个CPU只能在某个时间内运行一个进程，不能多进程同时运行
多进程程序只可能是并行的不可能是并发的

五、环境变量

环境变量在命令行参数和PCB之间

本地变量和环境变量：

本地变量只能在当前进程使用，不能在子进程中使用
父进程定义的环境变量能在当前进程和子进程中使用
子进程定义的环境变量只能在子进程使用，不能在父进程中使用

环境变量相关指令：

export name=val (定义环境变量，=左右不能加空格)
unset avj(删除环境变量)
env 获取全部环境变量
echo $环境变量名打印出相对应的环境变量值
unset：可以删除本地变量

设置环境变量：

当前终端设置的环境变量只能在当前终端使用，离开就没有了，且只能在当前终端当前用户下使用
如果想所有地方都能使用环境变量需要配置在 ~/.bash_profile
如果希望在配置文件中设置的变量生效，要重启（在终端启动之前会执行~/ .bash_profile和~/ .bashrc这两个文件里的内容）

在程序中获取环境变量：

获取所有的环境变量，main的第三个参数
获取某一个环境变量,val=getenv(“name”）
在程序中设置环境变量，putenv(“name=value”)等号左右不能有空格

查看进程树 pstree

查看进程树中bash及其前两行后两行 pstree |grep -A2 -B2 “bash”

六、程序地址空间

子进程是父进程的拷贝，当子进程修改时，先将值拷贝到另一块物理内存中，将页表中的只读改为可读可写，再修改值

因此，修改后父子进程虚拟地址相同，物理地址不同

错误处理

linux绝大部分函数出错返回值都是-1int errno；//linux函数出错后将错误编号放在errno全局变量中if(fork()==-1)errno(错误码编号)#include<errno.h>char* strerror(errno);通过错误编号，返回错误信息#include<string.h>printf("%s",strerror(errno));打印错误信息perror(cmd="fork")
{printf("%s : %s\n",cmd,strerror(errno));
}

【Linux】进程的概念相关推荐

linux——进程的概念与状态
大家好,我是旗帜僵尸.今天我将带领大家学习进程的概念. 本篇文章将继续收录于我的linux专栏中,若想查看关于linux其它知识的文章也可以点击右方链接.旗帜僵尸--linux 文章目录一.进程概念 ...
Linux进程的概念
文章目录一.冯·诺依曼体系结构二.操作系统(operating system) 2.1 系统调用和库函数概念三.进程 3.1 描述进程-PCB 3.2 查看进程 3.2.1 通过系统目录查看 3 ...
Linux进程的概念笔记
1.进程的概念表示应用程序的一次执行过程,它是应用程序的运行实例,是一个动态的过程.当一个进程开始执行的时候,就启动了这个动态过程.进程主要包括执行的程序和数据两部分. 2.进程的三种状态:运行. ...
linux 进程(一)---基本概念
一.进程的定义进程是操作系统的概念,每当我们执行一个程序时,对于操作系统来讲就创建了一个进程,在这个过程中,伴随着资源的分配和释放.可以认为进程是一个程序的一次执行过程. 二.进程与程序的区别程序 ...
Linux 进程(一) 进程概念和进程状态（僵尸进程、孤儿进程、守护进程）
进程的概念进程状态僵尸进程.孤儿进程.守护进程进程的概念程序:一系列有序的指令集合(就是我们写的代码) 进程:进程就是程序的一次执行,是系统进行资源分配和调度的独立单位. 程序是一个没有生命的 ...
Linux进程信号（产生、保存、处理）/可重入函数概念/volatile理解/SIGCHLD信号
首先区分一下Linux信号跟进程间通信中的信号量,它们的关系就犹如老婆跟老婆饼一样,没有一毛钱的关系. 信号的概念信号的概念:信号是进程之间事件异步通知的一种方式,属于软中断.比如:红绿灯是一种信号 ...
【Linux进程概念】冯诺依曼体系结构操作系统进程 fork 进程状态优先级
文章目录 [写在前面] 一.冯 ? 诺依曼体系结构 ?? 体系结构 ?? 数据流向 ?? 实例二.操作系统 (Operator System) ?? 概念 ?? 计算机体系及操作系统定位 ?? 管理 ...
【Linux】基础：进程的概念
[Linux]基础:进程概念摘要:本文的主要目的是理解进程的概念.文章通过介绍进程的管理方式来引入进程的概念,从而提出进程的理解--PCB与程序.然后对PCB内容进行详细介绍,并同时介绍了关于进程的 ...
＜ Linux ＞：Linux 进程概念 (1)
目录本章重点: 一.冯诺依曼体系结构二.操作系统(Operator System) 2.1.概念 2.2.设计 OS 的目的 2.3.定位 2.4.系统调用和库函数的概念三.进程 3.1.进程的 ...
Linux用户抢占和内核抢占详解(概念, 实现和触发时机)--Linux进程的管理与调度(二十）
日期内核版本架构作者 GitHub CSDN 2016-07-01 Linux-4.6 X86 & arm gatieme LinuxDeviceDrivers Linux进程管理与调度 ...

【Linux】进程的概念

【Linux】进程的概念相关推荐

最新文章

热门文章