进程及进程的相关属性

一、什么是进程?

正在运行的程序成为进程。

1.1 进程PCB

进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中,可以理解为进程属性的集合。
Linux下的进程PCB是task_struct结构体。
task_struct是Linux内核的一种数据结构,它会被装载到RAM(内存)里并且包含着进程的信息。

1.2 task_ struct

task_ struct内容分类:
标示符: 描述本进程的唯一标示符,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的指针。
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设备和被进程使用的文件列表。
记账信息: 可能包括处理器时间总和,使用的时钟数总和,时间限制,记账号等。
其他信息。

1.3 查看进程

进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看。
如:要获取PID为123的进程信息,你需要查看 /proc/123 这个文件夹。
大多数进程信息同样可以使用top和ps这些用户级工具来获取。

二、通过系统调用创建进程-fork

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三、进程状态

static const char * const task_state_array[] = {
    
    
"R (running)", /* 0 */
"S (sleeping)", /* 1 */
"D (disk sleep)", /* 2 */
"T (stopped)", /* 4 */
"t (tracing stop)", /* 8 */
"X (dead)", /* 16 */
"Z (zombie)", /* 32 */
};

R运行状态(running): 并不意味着进程一定在运行中,它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。

S睡眠状态(sleeping): 意味着进程在等待事件完成(这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠(interruptible sleep))。

D磁盘休眠状态(Disk sleep)有时候也叫不可中断睡眠状态(uninterruptible sleep),在这个状态的进程通常会等待IO的结束。

T停止状态(stopped): 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止(T)进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。

X死亡状态(dead):这个状态只是一个返回状态,你不会在任务列表里看到这个状态。

3.1 Z(zombie)–僵尸进程

僵死状态(Zombies)是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程,僵尸进程会以终止状态保持在进程表中,并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。所以,只要子进程退出,父进程还在运行,但父进程没有读取子进程状态,子进程进入Z状态。需要父进程使用wait()系统调用接口处理僵尸进程的资源。
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3.2 僵尸进程的危害

进程的退出状态必须被维持下去,因为他要告诉关心它的进程(父进程),你交给我的任务,我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取,那子进程就一直处于Z状态?是的!

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,Z状态一直不退出,PCB一直都要维护?是的!

那一个父进程创建了很多子进程,就是不回收,是不是就会造成内存资源的浪费?是的!因为数据结构对象本身就要占用内存,想想在C语言中定义一个结构体变量(对象),是要在内存的某个位置进行开辟空间的!
内存泄漏?是的。

四、孤儿进程

父进程如果提前退出,那么子进程后退出,进入Z之后,那该如何处理呢?
父进程先退出,子进程就称之为“孤儿进程”,孤儿进程被1号init进程领养,当然要有init进程回收啦。
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五、进程优先级

5.1 基本概念

cpu资源分配的先后顺序,就是指进程的优先级(priority)。
优先级高的进程有优先执行权利。配置进程优先级对多任务环境的linux有用,可能改善系统性能。
还可以把进程运行到指定的CPU上,这样一来,把不重要的进程安排到某个CPU,可以大大改善系统整体性能。

5.2 PRI和NI

PRI也还是比较好理解的,即进程的优先级,或者通俗点说就是程序被CPU执行的先后顺序,此值越小进程的优先级别越高。
那NI呢?就是我们所要说的nice值了,其表示进程可被执行的优先级的修正数值。
PRI值越小越快被执行,那么加入nice值后,将会使得PRI变为:PRI(new)=PRI(old)+nice
这样,当nice值为负值的时候,那么该程序将会优先级值将变小,即其优先级会变高,则其越快被执行。所以,调整进程优先级,在Linux下,就是调整进程nice值,nice其取值范围是-20到19,一共40个级别。

需要注意的是:进程的nice值不是进程的优先级,他们不是一个概念,但是进程nice值会影响到进程的优先级变化。可以理解nice值是进程优先级的修正数据。

六、查看进程优先级的命令

用top命令更改已存在进程的nice。
top
进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值。

七、关于进程的一些其它概念

竞争性: 系统进程数目众多,而CPU资源只有少量,甚至1个,所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务,更合理竞争相关资源,便具有了优先级。
独立性: 多进程运行,需要独享各种资源,多进程运行期间互不干扰。
并行: 多个进程在多个CPU下分别,同时进行运行,这称之为并行。
并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式,在一段时间之内,让多个进程都得以推进,称之为并发。

八、进程的整体理解框架

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以上就是今天想要跟大家分享的全部内容啦,你学会了吗?如果感觉到有所收获,就点亮一下小心心,顺便点点关注的呗,后期还会持续更新Linux的相关内容哦,我们下期见!!!!!

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