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进程

分类: 文章 • 2024-01-30 08:02:34

一，什么是进程？

拥有独立资源的一段运行着的程序。进程是资源分配的基本单位。

二，Linux进程结构及组织结构？

       Linux进程结构包括代码段 数据段、堆栈段和PCB。PCB用task_struct结构表示，包括进程标记号、进程状态、进程标志、进程优先级、程序地址、现场保护区(如寄存器信息)，通信机构和其他信息。

       Linux为了不同的进程管理目的，使用了不同的方法组织进程间的关系：

1) 为了体现进程创建关系，使用了父子关系；

2) 为了区分进程和线程，使用了进程组

3) 为了快速查找某个进程，使用了哈希表

4) 为了进程调度，使用了运行队列、等待队列，将不同运行状态的进程放入不同的队列中。

       系统启动时，创建第一个进程0，也叫idle。进程0创建第一个用户进程init和第一个内核进程，之后进程0进入idle状态。进程1主要作用是处理僵尸进程，即僵尸进程的“养父进程”一般都是init. Init在创建所有的系统进程。Task_struct的real_parent成员指向父进程，parent指向养父进程；children成员表示该进程的子进程链表；sibling成员表示该进程的兄弟进程链表。当创建一个新进程时，新进程的父进程为当前进程或者线程，并且把新进程加入到父进程的子链表中。如果使用CLONE_THREAD标志创建一个新进程时，新进程的父进程为当前进程或线程的父进程，并且把新进程加入到父进程的子链表中。当使用CLONE_THREAD标志创建一个新线程时，新线程的父进程为当前线程组长的父进程（保证线程组内所有线程的父进程相同），所以线程组看起来像是一个独立的进程。此时，因为创建的是线程，所以不需要把新线程加入到任何子链表中（进程才涉及到子链表和兄弟链表，而线程不涉及）。

    下面举个例子：进程100创建了新进程101；进程101使用CLONE_THREAD标志创建了新线程102；线程102使用CLONE_PARENT标志创建了新进程103；线程102使用CLONE_THREAD标志创建了新线程104；线程104创建了新进程105。

进程

三，进程有几种状态及其相互间转换关系

阻塞态：资源不够等原因导致进程阻塞，等待解阻塞；

就绪态：资源等已经满足，等待CPU时间片到来，运行程序

运行态：获取到时间片，执行程序的指令

进程

有些系统中有挂起状态：资源和时间片都满足的条件下，由于某些原因，暂停程序的运行。

进程

Linux系统中进程状态：

进程

R(Task Running): 就绪状态，可能同时有多个进程处于这个状态。这些进程的task_struct(PCB)被放在CPU的可执行队列中。CPU调度就是选择一个进程运行。

S(TASK_INTERRUPTIBLE): 可中断睡眠状态，因为等待某事件的发生，而被挂起；进程的PCB被放到对应事件的等待队列中。当事件发生时，唤醒进程。

D(TASK_UNINTERRUPTIBLE): 不可中断的睡眠状态，进程不响应异步信号，但可响应硬件中断，无法用kill命令关闭

T(TASK_STOPPED OR TASK_TRACED): 暂停或跟踪状态。收到SIGSTOP则进入暂停状态，收到SIGCONT信号，则可恢复到TASK_RUNNING状态。当使用GDB调试时，进入跟踪状态。

Z/X: 僵尸状态 EXIT_ZOMBIE，退出状态 EXIT_DEAD。

给进程设置僵尸状态的目的是维护子进程的信息，以便父进程在以后某个时间获取。这些信息包括子进程的进程ID、终止状态以及资源利用信息(CPU时间，内存使用量等等)。如果一个进程终止，而该进程有子进程处于僵尸状态，那么它的所有僵尸子进程的父进程ID将被重置为1（init进程）。继承这些子进程的init进程将清理它们(init进程将wait它们，从而去除僵尸状态)。

僵尸状态会释放资源，保留PCB及一些相关信息。

退出状态会马上退出，释放资源。

四，进程的创建及删除

       4.1 linux系统创建进程： 检查内核资源，创建PCB，在内核中为新建进程分配唯一的进程标识号；设置进程状态；拷贝父进程资源；创建进程上下文；转为就绪状态

方法一：调用fork去创建进程

  1. #include<unistd.h>  
  2. #include<stdio.h>  
  3. #include<stdlib.h>  
  4. #include<string.h>  
  5. int main(void)  
  6. {  
  7.     pid_t child;  
  8.     if((child = fork()) == -1)  
  9.     {  
  10.         perror("fork");  
  11.         exit(EXIT_FAILURE);  
  12.     }  
  13.     else if(child == 0)                 //子进程中  
  14.     {  
  15.         puts("in child");  
  16.         printf("\tchild pid = %d\n",getpid());  
  17.         printf("\tchild ppid = %d\n",getppid());  
  18.         exit(EXIT_SUCCESS);  
  19.     }  
  20.     else      
  21.     {  
  22.         puts("in parent");  
  23.         printf("\tparent pid = %d\n",getpid());  
  24.         printf("\tparent ppid = %d\n",getppid());  
  25.     }  
  26.     exit(EXIT_SUCCESS);  
  27. }  

方法二：system命令

在头文件#include<stdlib.h>中包含

函数原型： int system(const char *command);

功能描述：  system()通过调用/bin/sh –c  command来执行具体的command命令，在command完成后返回。在command执行期间，SIGCHLD信号被阻塞，SIGINT和SIGQUIT将被忽略。

返回值：    如果没有找到/bin/sh，system返回127；

                    如果出现其他错误则返回-1；

                    如果执行成功则返回command的代码。

                     但是如果command为NULL，system返回一个非0值，否则返回0。

方法三：exec函数族

与fork函数一样，exec也在<unistd.h>中声明。它的原型为：

int execl(const char *path, const char*arg, ...);

int execlp(const char *file, const char*arg, ...);

int execle(const char *path, const char*arg , ..., char * const envp[]);

int execv(const char *path, char *constargv[]);

int execvp(const char *file, char *constargv[]);

int execve(const char *path, char *constargv[], char *const envp[]);

五，如何避免僵尸进程？

用wait或waitpid来清理退出的子进程。

void sig_chld( int signo ) {

    pid_t pid;

    int stat;

    pid = wait(&stat);  //用wait函数清退

    printf( "child %d exit\n", pid );

    return;

}

void func_waitpid(int signo) {

    pid_t pid;

    int stat;

    while( (pid = waitpid(-1, &stat, WNOHANG)) > 0 ) {

        printf( "child %d exit\n", pid );

    }

    return;

}

int main() {

    signal(SIGCHLD,  &sig_chld); //子进程退出，内核会发送SIGCHLD信号给父进程

}

六，进程间的关系：同步与互斥

同步互斥的方式有系统资源如信号量、文件锁，以及通过进程间通信的方式，如无名管道、有名管道、消息队列、socket、信号、共享内存。

 

以上是关于进程的个人总结，如有错误请指正，谢谢！

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