進程

描述和管理程序的“運行過程”-------進程

進程概念

定義：進程是程序在某個數據集合上的一次運行活動

進程的特征

• 動態性

  進程是程序的一次執行過程，動態產生消亡

• 并發性

  進程可以同其他程序一起向前推進

• 異步性

  進程按各自的速度向前推進

• 獨立性

  進程是系統分配資源和調度CPU的單位

進程的狀態

• 運行狀態
  進程已經占有CPU，在CPU上運行

• 就緒狀態
  具備運行條件但由于無CPU，暫時不能運行

• 阻塞狀態
  應為等待某項服務完成或信號來到而不能運行的狀態
  例如等待：系統調用，I/O操作，合作進程的服務或信號

進程狀態的變遷

進程的掛起和解掛操作

掛起：用戶或OS將進程有意暫停
解掛：將掛起的進程繼續

阻塞：禁止阻塞（阻塞時掛起）和活動阻塞（正常阻塞）
就緒：禁止就緒（就緒時掛起）和活動就緒（正常就緒）

Linux進程狀態

• 可運行態：TASK_RUNNING
  1.就緒：在就緒隊列中等待調度
  2.運行：正在運行
• 阻塞（等待）態：
  1.淺度阻塞：TASK_INTERRUPTIBLE
  可被其他進程的信號或時鐘中斷喚醒
  2.深度阻塞：TASK_UNINTERRUPTIBLE
  不可被其他進程通過信號或時鐘中斷喚醒
• 僵死態：TASK_ZOMBIE
  進程終止執行，釋放大部分內存
• 掛起態：TASK_STOPPED
  進程被掛起

進程的描述

進程控制塊（PCB）

1.描述進程狀態、資源、和相關進程關系的一中數據結構
2.PCB是進程的標志
3.創建進程時創建PCB；進程撤銷后PCB同時撤銷

進程=程序+PCB

Linux的進程控制塊PCB：task_struct

Linux 進程的標識：
PID
PPID：父進程ID
PGID：進程組ID
Linux進程的用戶標識：
UID：用戶ID
GID：用戶組ID

STAT：進程狀態

符號含義

R	運行或準備運行
S	睡眠狀態
I	空閑
Z	僵尸
D	不間斷睡眠
W	進程沒有駐留頁
T	停止或跟蹤

進程控制

四個典型控制為:

• 創建進程
• 撤銷進程
• 阻塞進程
• 喚醒進程

創建進程的過程

創建一個空白PCB
賦予進程標識符ID
為進程分配空間
初始化PCB（默認值）
插入相應的進程隊列(新進程插入就緒隊列)

進程撤銷過程

在PCB隊列中檢索出PCB
獲取該進程狀態

• 若在運行態，立即終止該進程
  • 遞歸檢查是否有子進程，先撤銷子進程
    釋放進程占有的資源
    將進程從PCB隊列中移除

進程阻塞時機和過程

時機;

• 請求系統服務
• 啟動某種操作
• 新數據尚未到達
• 無新工作可做

停止運行
將PCB“運行態”改為“阻塞態”
插入相應原因的阻塞隊列
轉調度程序

進程喚醒

系統服務由不滿足到滿足
I/O完成
新數據到達
進程提出新請求

進程控制原語：

• 創建原語
• 撤銷原語
• 阻塞原語
• 喚醒原語

Linux進程控制

創建進程fork

fork執行流程：

分配task_struct結構

為新進程堆棧分配物理頁

拷貝父進程內容

• 正文段、用戶數據段及系統數據段task_struct的大部分內容，并對子程序中有別于父進程的項進行初始化

把新進程的task_struct結構地址保存在task指針數組中

子進程由fork創建后，通常屬于就緒狀態

init進程：
在linux系統初啟時，生成init進程（1號進程）
其他進程有當前進程通過系統調用fork建立

子進程執行自己的功能

exce函數族
功能：

• 裝入一個指定的可執行程序運行
• 使子進程具有和父進程完全不同的新功能

步驟：

• 根據文件名找到相應的可執行文件
• 可執行文件的內容填入子程序的地址空間
• exce調用成功就會進入新進程且不再返回
• 調用失敗返回-1,繼續在克隆來的地址空間中從調用點向下執行

進程阻塞 wait

進程立即阻塞自己，如果它找到一個已經成為僵尸的子進程，wait就會收集這個子進程的信息，并把它徹底銷毀后返回

進程終結exit

進程釋放自己占用的資源并匯報給父進程
調用exit后變為僵尸態，幾乎所有的內存空間，保存PCB信息供wait收集

進程的休眠sleep

Windows進程

進程是被加載到內存的，正在運行的應用程序實例
進程由內核對象和地址空間所組成

• 內核對象PCB
• 地址空間
  包括代碼、數據、堆、棧、堆上動態分配的空間

windows創建進程creatProcess

過程：

• 創建進程內核對象，創建虛擬地址空間
• 裝載exe和、或dll的代碼和數據到地址空間中
• 創建主線程和線程內核對象
• 啟動主線程，進入主函數
  
  有一個非常有趣的例子，見我另一篇博客

Windows結束進程

主函數返回
ExitProcess
TerminateProcess

補充：守護進程daemon

守護進程編程：

pid = fork(); //創建子進程 if(pid>0) eixt(0); //退出父進程 setsid(); //讓進程脫離控制終端 chdir("/"); //避免原工作目錄不能被卸載 umake(0); //文件權限掩碼設置0 for(int i = 0;i<MAXFILE;i++)close(i); //關閉繼承自父進程的文件 《新程序員》：云原生和全面數字化實踐50位技術專家共同創作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結

以上是生活随笔為你收集整理的操作系统（Linux与Windows）的进程管理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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