進(jìn)程

描述和管理程序的“運(yùn)行過程”-------進(jìn)程

進(jìn)程概念

定義：進(jìn)程是程序在某個(gè)數(shù)據(jù)集合上的一次運(yùn)行活動(dòng)

進(jìn)程的特征

• 動(dòng)態(tài)性

  進(jìn)程是程序的一次執(zhí)行過程，動(dòng)態(tài)產(chǎn)生消亡

• 并發(fā)性

  進(jìn)程可以同其他程序一起向前推進(jìn)

• 異步性

  進(jìn)程按各自的速度向前推進(jìn)

• 獨(dú)立性

  進(jìn)程是系統(tǒng)分配資源和調(diào)度CPU的單位

進(jìn)程的狀態(tài)

• 運(yùn)行狀態(tài)
  進(jìn)程已經(jīng)占有CPU，在CPU上運(yùn)行

• 就緒狀態(tài)
  具備運(yùn)行條件但由于無CPU，暫時(shí)不能運(yùn)行

• 阻塞狀態(tài)
  應(yīng)為等待某項(xiàng)服務(wù)完成或信號(hào)來到而不能運(yùn)行的狀態(tài)
  例如等待：系統(tǒng)調(diào)用，I/O操作，合作進(jìn)程的服務(wù)或信號(hào)

進(jìn)程狀態(tài)的變遷

進(jìn)程的掛起和解掛操作

掛起：用戶或OS將進(jìn)程有意暫停
解掛：將掛起的進(jìn)程繼續(xù)

阻塞：禁止阻塞（阻塞時(shí)掛起）和活動(dòng)阻塞（正常阻塞）
就緒：禁止就緒（就緒時(shí)掛起）和活動(dòng)就緒（正常就緒）

Linux進(jìn)程狀態(tài)

• 可運(yùn)行態(tài)：TASK_RUNNING
  1.就緒：在就緒隊(duì)列中等待調(diào)度
  2.運(yùn)行：正在運(yùn)行
• 阻塞（等待）態(tài)：
  1.淺度阻塞：TASK_INTERRUPTIBLE
  可被其他進(jìn)程的信號(hào)或時(shí)鐘中斷喚醒
  2.深度阻塞：TASK_UNINTERRUPTIBLE
  不可被其他進(jìn)程通過信號(hào)或時(shí)鐘中斷喚醒
• 僵死態(tài)：TASK_ZOMBIE
  進(jìn)程終止執(zhí)行，釋放大部分內(nèi)存
• 掛起態(tài)：TASK_STOPPED
  進(jìn)程被掛起

進(jìn)程的描述

進(jìn)程控制塊（PCB）

1.描述進(jìn)程狀態(tài)、資源、和相關(guān)進(jìn)程關(guān)系的一中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
2.PCB是進(jìn)程的標(biāo)志
3.創(chuàng)建進(jìn)程時(shí)創(chuàng)建PCB；進(jìn)程撤銷后PCB同時(shí)撤銷

進(jìn)程=程序+PCB

Linux的進(jìn)程控制塊PCB：task_struct

Linux 進(jìn)程的標(biāo)識(shí)：
PID
PPID：父進(jìn)程ID
PGID：進(jìn)程組ID
Linux進(jìn)程的用戶標(biāo)識(shí)：
UID：用戶ID
GID：用戶組ID

STAT：進(jìn)程狀態(tài)

符號(hào)含義

R	運(yùn)行或準(zhǔn)備運(yùn)行
S	睡眠狀態(tài)
I	空閑
Z	僵尸
D	不間斷睡眠
W	進(jìn)程沒有駐留頁(yè)
T	停止或跟蹤

進(jìn)程控制

四個(gè)典型控制為:

• 創(chuàng)建進(jìn)程
• 撤銷進(jìn)程
• 阻塞進(jìn)程
• 喚醒進(jìn)程

創(chuàng)建進(jìn)程的過程

創(chuàng)建一個(gè)空白PCB
賦予進(jìn)程標(biāo)識(shí)符ID
為進(jìn)程分配空間
初始化PCB（默認(rèn)值）
插入相應(yīng)的進(jìn)程隊(duì)列(新進(jìn)程插入就緒隊(duì)列)

進(jìn)程撤銷過程

在PCB隊(duì)列中檢索出PCB
獲取該進(jìn)程狀態(tài)

• 若在運(yùn)行態(tài)，立即終止該進(jìn)程
  • 遞歸檢查是否有子進(jìn)程，先撤銷子進(jìn)程
    釋放進(jìn)程占有的資源
    將進(jìn)程從PCB隊(duì)列中移除

進(jìn)程阻塞時(shí)機(jī)和過程

時(shí)機(jī);

• 請(qǐng)求系統(tǒng)服務(wù)
• 啟動(dòng)某種操作
• 新數(shù)據(jù)尚未到達(dá)
• 無新工作可做

停止運(yùn)行
將PCB“運(yùn)行態(tài)”改為“阻塞態(tài)”
插入相應(yīng)原因的阻塞隊(duì)列
轉(zhuǎn)調(diào)度程序

進(jìn)程喚醒

系統(tǒng)服務(wù)由不滿足到滿足
I/O完成
新數(shù)據(jù)到達(dá)
進(jìn)程提出新請(qǐng)求

進(jìn)程控制原語：

• 創(chuàng)建原語
• 撤銷原語
• 阻塞原語
• 喚醒原語

Linux進(jìn)程控制

創(chuàng)建進(jìn)程fork

fork執(zhí)行流程：

分配task_struct結(jié)構(gòu)

為新進(jìn)程堆棧分配物理頁(yè)

拷貝父進(jìn)程內(nèi)容

• 正文段、用戶數(shù)據(jù)段及系統(tǒng)數(shù)據(jù)段task_struct的大部分內(nèi)容，并對(duì)子程序中有別于父進(jìn)程的項(xiàng)進(jìn)行初始化

把新進(jìn)程的task_struct結(jié)構(gòu)地址保存在task指針數(shù)組中

子進(jìn)程由fork創(chuàng)建后，通常屬于就緒狀態(tài)

init進(jìn)程：
在linux系統(tǒng)初啟時(shí)，生成init進(jìn)程（1號(hào)進(jìn)程）
其他進(jìn)程有當(dāng)前進(jìn)程通過系統(tǒng)調(diào)用fork建立

子進(jìn)程執(zhí)行自己的功能

exce函數(shù)族
功能：

• 裝入一個(gè)指定的可執(zhí)行程序運(yùn)行
• 使子進(jìn)程具有和父進(jìn)程完全不同的新功能

步驟：

• 根據(jù)文件名找到相應(yīng)的可執(zhí)行文件
• 可執(zhí)行文件的內(nèi)容填入子程序的地址空間
• exce調(diào)用成功就會(huì)進(jìn)入新進(jìn)程且不再返回
• 調(diào)用失敗返回-1,繼續(xù)在克隆來的地址空間中從調(diào)用點(diǎn)向下執(zhí)行

進(jìn)程阻塞 wait

進(jìn)程立即阻塞自己，如果它找到一個(gè)已經(jīng)成為僵尸的子進(jìn)程，wait就會(huì)收集這個(gè)子進(jìn)程的信息，并把它徹底銷毀后返回

進(jìn)程終結(jié)exit

進(jìn)程釋放自己占用的資源并匯報(bào)給父進(jìn)程
調(diào)用exit后變?yōu)榻┦瑧B(tài)，幾乎所有的內(nèi)存空間，保存PCB信息供wait收集

進(jìn)程的休眠sleep

Windows進(jìn)程

進(jìn)程是被加載到內(nèi)存的，正在運(yùn)行的應(yīng)用程序?qū)嵗?br /> 進(jìn)程由內(nèi)核對(duì)象和地址空間所組成

• 內(nèi)核對(duì)象PCB
• 地址空間
  包括代碼、數(shù)據(jù)、堆、棧、堆上動(dòng)態(tài)分配的空間

windows創(chuàng)建進(jìn)程creatProcess

過程：

• 創(chuàng)建進(jìn)程內(nèi)核對(duì)象，創(chuàng)建虛擬地址空間
• 裝載exe和、或dll的代碼和數(shù)據(jù)到地址空間中
• 創(chuàng)建主線程和線程內(nèi)核對(duì)象
• 啟動(dòng)主線程，進(jìn)入主函數(shù)
  
  有一個(gè)非常有趣的例子，見我另一篇博客

Windows結(jié)束進(jìn)程

主函數(shù)返回
ExitProcess
TerminateProcess

補(bǔ)充：守護(hù)進(jìn)程daemon

守護(hù)進(jìn)程編程：

pid = fork(); //創(chuàng)建子進(jìn)程 if(pid>0) eixt(0); //退出父進(jìn)程 setsid(); //讓進(jìn)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(quán)限掩碼設(shè)置0 for(int i = 0;i<MAXFILE;i++)close(i); //關(guān)閉繼承自父進(jìn)程的文件 《新程序員》：云原生和全面數(shù)字化實(shí)踐50位技術(shù)專家共同創(chuàng)作，文字、視頻、音頻交互閱讀

總結(jié)

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?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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