一.进程的基本概念

一.定义

         进程是一个程序执行的过程（也可以说是正在运行的程序），是系统分配资源的基本单位，由cpu对各个进程指挥调度，在单核cpu的情况下,各个进程可以通过一定规则在cpu上并发运行。

二.PCB块

1.PCB是一个结构体（对应的结构体为task_struct），全名是process control block

（进程控制块）/print circuit board；

2.一个进程运行就有对应的一块pcb块，它记录着运行程序的所有信息和状态

3.pcb中包含着：

                PID—进程标识符（区分进程用的是ID号）
                chdir—当前工作路径
                umask 0002--合适的权限
                fds—进程打开的文件列表
                signal—信号相关设置 处理异步io：
                用户id，组id：记录谁运行的，与权限有关
                进程资源的上限（ulimit -a，显示资源上限）；

三.进程和程序的区别

1.程序是静态的，存储在硬盘中代码，数据的集合；

2.进程是动态，程序执行的过程,包括进程的创建、调度、消亡；

        .c ----> a.out-----> process(pid)

3.   （1）程序是永存，进程是暂时的

      （2）进程有程序状态的变化，程序没有

      （3）进程可以并发，程序无并发

      （4）进程与进程会存在竞争计算机的资源

      （5）一个程序可以运行多次，变成多个进程；一个进程可以运行一个或多个程序

二.内存空间

（1）code（代码段）：只读特性

（2）data（数据段）：可读可写；装全局变量、静态变量（带初值）（bss：未初始化变量）

（3）heap（堆区）：可读可写；动态内存空间，程序员使用malloc申请

（4）Map/share（映射/共享区）：只读；外部代码共享过来

（5）Stack 8M（栈）：可读可写；最大不超过8M

3.虚拟地址空间共4G：0~ 3G,是进程的空间，3G~4G是内核的空间

4.虚拟内存/地址 ：透明、隔离、权限

5.映射表

（1）映射表将虚拟内存的地址转换为物理内存的地址；

（2）映射表通常由页表（Page Table）组成，它记录了虚拟地址到物理地址的映射关

        系；

（3）一个页面大小通常为4k（4036字节）；

 三.进程的状态

1.基本操作系统三个操作状态：就绪→执行态→阻塞（等待，睡眠）

     就绪状态：进程已经准备好执行，所有的资源都已分配，只等待CPU时间执行

2.linux中的状态：运行态，睡眠态，僵尸，暂停态；

  Linux进程状态及转换关系：

3.进程的分类

1.交互式进程

2.批处理进程 （shell脚本）（批量执行一次命令）

3. 守护进程（程序走起来不需要输入，eg：杀毒类软件、启动输入法）

4.进程的作用

1.并发性：允许多个进程同时运行，提高了CPU利用率和系统响应速度；

2.稳定性：如果一个进程发生错误，通常不会影响到其他进程，这提高了系统的稳定性；

5.进程的调度

1.调度器通过调度策略来决定哪个进程先运行；

2.内核主要功能之一就是完成进程调度, 硬件，bios，io，文件系统，驱动；

3.调度算法：other（常规默认的），idle，rr，fifo  先来先服务   短任务优先   优先级    时间片轮转

4.扩展

（1）分时操作系统：Linux、Windows（尽量在规定时间内完成）

（2）实时操作系统：rt_thread ucos（规定时间内必须完成）

5.进程上下文切换：就是值指调度器要切换CPU给另一个进程的时候，要保存当前进

      程的状态，然后加载打开一个新的进程这样的一个过程。

6.宏观并行：在一个时间段多个任务和进程是同时进行的

7.微观串行：在一个时间点只能一条一条指令执行

 四.进程的相关命令

1、ps aux

 主要看进程号、进程状态

查看进程相关信息：（PROCESS STATE CODES）
（1）就绪态、运行态 —— R
（2）睡眠态、等待态
        可唤醒等待态 ——S
        不可唤醒等待态 ——D
（3）停止态 ——T
（4）僵尸态 ——Z

（5）结束态

2、top

 根据CPU占用率查看进程相关信息（3秒刷一下）
PR NI 表示优先级
数字越小代表优先级越高

3、kill和killall

kill -2 PID 15

其中PID为接受者，终端为发送者

发送信号+PID对应的进程，默认接收者关闭

killall -9 进程名（强制关闭）

发送信号 进程名对应的所有进程
killall a.out

 4.fork()函数

        pid_t fork()；

1.特点：

（1）一次调用，会返回两次；

（2）子进程先运行和是父进程先进程，顺序不确定；

（3）变量不共享（虚拟隔离机制）；

（4）子进程复制父进程的0到3g空间和父进程内核中的PCB，但id号不同（子的id比父大）。

2.功能：

3.通过该函数可以从当前进程中克隆一个同名新进程；

（2）克隆的进程称为子进程，原有的进程称为 父进程；

（3）子进程是父进程的完全拷贝；

（4）子进程的执行过程是从fork函数之后执行；

（5）子进程与父进程具有相同的代码逻辑。

4.返回值：int 类型的数字；

（1）在父进程中：成功 返回值是子进程的pid号 >0 

                               失败 返回-1；

（2）在子进程中：成功 返回值 0

                               失败 无

5.getpid()函数
        pid_t getpid(void);

1.功能：获得调用该函数进程的pid

2.参数：缺省

3.返回值：进程的pid

6.getppid()函数
        pid_t getppid(void);

1.功能：获得调用该函数进程的父进程pid号

2.参数：缺省

3.返回值：返回父进程id号

五.父子进程

1.子进程是父进程的副本，子进程获得父进程数据段，堆、栈正文段共享；

2.区别：

（1）fork的返回值 父的是大于0，子是等于0；

（2）pid不同 子相对于父至少要加个1；

写时复制

1.定义：写时复制是计算机编程里的一种优化策略。它的核心思想在于，进行数据修

改操作时，并非马上复制整个数据对象，而是要等到真正需要修改数据的那个时刻才执

行复制操作。这样做能够避免不必要的数据复制，进而提升系统性能，提高资源利用

率。

2.优点：提高效率、创建子进程速度快、开的空间少、回收速度快

 

六.进程的终止（8种情况）

1.主动退出

（1）main 中 return

（2）exit()， c库函数，会执行io库的清理工作，关闭所有的流，以及所有打开的文

        件。已经清理函数（atexit)；（函数一调，进程结束，再退之前释放该释放的资

        源）

（3）_exit,_Exit 会关闭所有的已经打开的文件，不执行清理函数。（单调函数，进程

        结束，但清理的相对较少）

（4） 主线程退出

（5）主线程调用pthread_exit

2.异常终止

（6）abort()，该函数禁止应用层调用，发生严重错误系统调用；

（7）signal   kill pid   有权限的发送信号（内存访问错误则发送信号结束）

（8）最后一个线程被pthread_cancle（线程属于进程的一部分，进程里面无线程会退

        出）