linux环境下进程相关概念解释

进程概念

进程：程序的一个执行实例，正在执行的程序等。
内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。
程序员观点：进程 = 对应的代码和数据 + 进程对应的PCB结构体

PCB(Process control block)

进程信息被放在一个叫做进程控制块（PCB）的数据结构中，即进程属性的集合。
在OS中，通过对PCB进行操作，从而达到控制程序运行的目的。

linux下的PCB结构体具体内容为：PCB具体内容。

进程组织

进程被组织进程管理，是以双链表的形式将PCB存在内核里。

查看进程

在linux里，查看正在运行的进程并不难。进程的运行状态信息，在根目录下的proc系统文件里。

如下：数字代表每个进程的ID号(PID)

proc里面存着所有进程的运行信息。

下面我们使用一个例子查看自己正在运行的进程：

持续运行该代码。
运行ps命令，可以查看当前运行的进程，PID号。

根据该PID即可查找到该文件，相关信息就存在里面。

其中cwd目录中，存储的就是当前程序运行的路径。

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ps 命令

查看当前运行的进程，并显示运行进程的PPID,PID号等等。
用法： ps [选项]
选项：
a：显示所有用户的所有进程（包括其他用户）
j：用任务格式来显示进程
x：显示无控制终端的进程（后台运行）。
u：按用户名和启动时间顺序来显示进程。

显示结果的各个含义：

getpid()/getppid()

包含头文件<unistd.h>和<sys/types.h>

getpid（）
获取当前进程的pid
getppid()
获取当前进程的父进程的ppid

kill -9 pid/ppid

使用该命令可以杀死进程。

fork(）

创建一个子进程。

---

使用man fork时出现这个，提示：

缺少相关手册，输入以下命令即可解决。

yum install -y man-pages

为什么fork会有两个返回值？

根据man手册的介绍，创建成功后，会返回两个值。将子进程的PID号返回给父进程；将0返回给子进程。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main ()
{
    
    
  pid_t id  = fork();
  if(id == 0)
  {
    
    
    //child
    while(1)
    {
    
    
      sleep(1);
      printf("I am a child,my pid:%d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());
    }
  }
  else{
    
    
    //parent
    while(1)
    {
    
    
      sleep(1);
      printf("I am a parent,my pid:%d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());
    }
  }

  //printf("hello world!\n");
  return 0;
}

运行结果：

ps命令查询父子进程ID号：

从该程序来看，该函数确实创建了一个子进程，并且if的两种情况都执行了。父进程执行else，子进程执行if。

原因：
因为子进程被创建后，fork后面的代码是父子进程都看的见的，而在fork函数return id前，子进程就已经被创建好了，父子进程都会执行return id语句因此看起来像一个变量两个值，本质上，是两个不同的进程，执行了同一段代码。

为什么父进程返回子进程的PID，而子进程返回0？

因为父进程可以创建多个子进程，返回子进程的PID方便父进程知道，我创建的孩子是谁，不至于变成野孩子；而子进程它自己知道自己是谁，当然也知道它的父亲是谁，因此子进程我们只需知道它创建成功即可，返回0就行。

关于fork的写时拷贝技术

fork之后，os按道理来说，需要给自己成也拷贝一份数据，供子进程使用。但是如果子进程只读数据的话，那么其实读父进程的也可以，这样就造成数据冗余了！因此写时拷贝技术产生了！

1. 代码段父子进程是一模一样的，不需要拷贝一份，父子共享即可。(根据页表映射到同一物理地址)。
2. 数据段（起初也通过页表映射到同一物理地址），只有子进程想要改变数据时，此时拷贝一份新的给子进程。

优点：
写时拷贝是一种延时申请技术，可以提高整机内存的使用率。

fork调用失败的原因

fork调用失败会返回-1。

• 系统中有太多进程。
• 实际用户的进程数超过了限制。

linux下的进程状态

R（running）: 运行状态，表明PCB要么在运行中，要么在运行队列。
S(sleeping)：睡眠状态（阻塞状态），等待非CPU资源就绪，可中断睡眠。
D(Disk sleep)：比如IO磁盘的时候的状态，不可中断睡眠。
T(stopped)：暂停或调试状态
t（tracing stop）：暂停或调试状态
X（dead）：终止态，瞬时性非常强（OS释放资源很快）。
Z（zombie）：僵尸状态，终止或异常状态，需要被CPU或父进程检查，检查完即可变到X。

可以在linux使用以下脚本命令，监控进程的状态：

 while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep ./my_test | grep -v grep; sleep 1; echo "-----------------------------------"; done

Z进程

僵尸进程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的返回代码时，就会产生僵死进程。僵死进程会一直以终止状态保持在进程表中，并且会一直等待父进程读取退出状态码。

僵尸进程危害：

1. 进程的退出状态会一直被维持下去，因为它要等待父进程读取。
2. 维护退出状态就是维护(PCB)，也就是僵尸进程的PCB会一直在内存中。
3. 父进程创建很多子进程，就是会不回收，就会造成内存资源浪费。

孤儿进程

和Z进程产生情况相反，如果父进程先退出，子进程就会变成孤儿进程。因为父进程都没有了，没人释放它了，就变成孤儿了。
为了解决这种问题，孤儿进程会被领养，被1号进程领养（init)，就是被系统本身领养。以后1号进程会自动回收子进程。

进程优先级

CPU分配资源是有先后顺序的，就是指进程的优先权。优先权高的进程先分配资源，优先权低的后分配资源。
进程能否上CPU执行，是受进程调度器调度的，而优先级是进程调度器的主要参考依据。

查看优先级命令

ps -al

优先级参考值

PRI(priority)：代表这个进程被执行的优先级，值越小越早被执行。
NI(nice)：代表这个进程的nice值（可以被修改）。

优先级（PRI） = 默认优先级的值（PRI） + nice值(NI)

注意：

1. nice值不是进程的优先级，但是nice值的改变会影响进程的优先级。
2. 默认的PRI为80。
3. nice的取值范围是：-20~19，一共40个级别。

修改优先级

使用top命令可以修改进程的优先级。

• top -> r -> 输入PID -> 输入nice值。

以上就是进程相关概念，后续还会继续补充。