linux下的进程

进程管理是操作系统重点、难点问题,也是贯穿Linux学习的知识点。

那么什么是进程?

大多数情况下我们所听到最多的说法是:进程是操作系统的一种抽象概念,用来表示正在运行的程序。但值得我们注意的是:进程是一种动态描述,但是并不代表所有的进程都在运行。(进程在内存中因策略或调度需求,会处于各种状态)

进程有怎么样的特征

动态性:进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程,进程是 动态产生,动态消亡的。 并发性:任何进程都可以同其他进程一起并发执行
独立性:进程是一个能独立运行的基本单位,同时也是系统分配资源和调度的独立单位;
异步性:由于进程间的相互制约,使进程具有执行的间断性,即进程按各自独立的、不可预知的速度向前推 进
结构特征:进程由程序、数据和进程控制块三部分组成;
多个不同的进程可以包含相同的程序:一个程序在不同的数据集里就构成不同的进程,能得到不同的结果; 但是执行过程中,程序不能发生改变。

进程控制块

每个进程在内核中都有一个进程控制块(PCB)来维护进程相关的信息,Linux内核的进程控制块是task_struct结构体,它定义在include/linux/sched.h文件中。

Linux进程结构?

Linux进程结构:可由三部分组成:代码段、数据段、堆栈段。也就是程序、数据、进程控制块PCB(Process Control Block)组成。进程控制块是进程存在的惟一标识,系统通过PCB的存在而感知进程的存在。
    系统通过PCB对进程进行管理和调度。PCB包括创建进程、执行程序、退出进程以及改变进程的优先级等。而进程中的PCB用一个名为task_struct的结构体来表示,定义在include/linux/sched.h中,每当创建一新进程时,便在内存中申请一个空的task_struct结构,填入所需信息,同时,指向该结构的指针也被加入到task数组中,所有进程控制块都存储在task[]数组中。

进程的三种基本状态?

a> 就绪状态:进程已获得除处理器外的所需资源,等待分配处理器资源;只要分配了处理器进程就可执行。就绪进程可以按多个优先级来划分队列。例如,当一个进程由于时间片用完而进入就绪状态时,排入低优先级队列;当进程由I/O操作完成而进入就绪状态时,排入高优先级队列。
   b> 运行状态:进程占用处理器资源;处于此状态的进程的数目小于等于处理器的数目。在没有其他进程可以 执行时(如所有进程都在阻塞状态),通常会自动执行系统的空闲进程。
   c> 阻塞状态:由于进程等待某种条件(如I/O操作或进程同步),在条件满足之前无法继续执行。该事件发生 前即使把处理机分配给该进程,也无法运行。

进程和程序的区别?

a> 程序是指令和数据的有序集合,是一个静态的概念。而进程是程序在处理机上的一次执行过程,它是一个 动态的概念。
   b> 程序可以作为一种软件资料长期存在,而进程是有一定生命期的。程序是永久的,进程是暂时的。
    c> 进程是由进程控制块、程序段、数据段三部分组成;
    d> 进程具有创建其他进程的功能,而程序没有。
    e> 同一程序同时运行于若干个数据集合上,它将属于若干个不同的进程,也就是说同一程序可以对应多个进 程。
    f> 在传统的操作系统中,程序并不能独立运行,作为资源分配和独立运行的基本单元都是进程。

•进程控制?

创建进程
引起创建进程的事件:
1) 用户登录
2) 作业调度
3) 提供服务
4) 应用请求
进程的创建过程
一旦操作系统发现了要求创建新进程的事件后,便调用进程创建原语Creat()按下述步骤创建一个新 进程。
1) 申请空白PCB。为新进程申请获得唯一的数字标识符,并从PCB集合中索取一个空白PCB。
2) 为新进程分配资源。
3) 初始化进程控制块。PCB的初始化包括:
①初始化标识信息,将系统分配的标识符和父进程标识符,填入新的PCB中。
②初始化处理机状态信息,使程序计数器指向程序的入口地址,使栈指针指向栈顶。
③初始化处理机控制信息,将进程的状态设置为就绪状态或静止就绪状态,对于优先级,通常 是将它设置为最低优先级,除非用户以显式的方式提出高优先级要求。
4) 将新进程插入就绪队列,如果进程就绪队列能够接纳新进程,便将新进程插入到就绪队列中
进程终止
引起进程终止的事件
1)正常结束
2)异常结束
3)外界干预
进程的终止过程
如果系统发生了上述要求终止进程的某事件后,OS便调用进程终止原语,按下述过程去终止指定的进 程。
1)根据被终止进程的标识符,从PCB集合中检索出该进程的PCB,从中读出该进程状态。
2)若被终止进程正处于执行状态,应立即终止该进程的执行,并置调度标志为真。用于指示该进程 被终止后应重新进行调度。
3)若该进程还有子孙进程,还应将其所有子孙进程予以终止,以防他们成为不可控的进程。
4)将被终止的进程所拥有的全部资源,或者归还给其父进程,或者归还给系统。
5)将被终止进程(它的PCB)从所在队列(或链表)中移出,等待其它程序来搜集信息。
阻塞唤醒
1.引起进程阻塞和唤醒的事件
1)请求系统服务
2)启动某种操作
3)新数据尚未到达
4)无新工作可做
2.进程阻塞过程
正在执行的进程,当发现上述某事件后,由于无法继续执行,于是进程便通过调用阻塞原语block把自 己阻塞。可见,进程的阻塞是进程自身的一种主动行为。进入block过程后,由于此时该进程还处于执 行状态,所以应先立即停止执行,把进程控制块中的现行状态由执行改为阻塞,并将PCB插入阻塞队 列。如果系统中设置了因不同事件而阻塞的多个阻塞队列,则应将本进程插入到具有相同事件的阻塞 (等待)队列。最后,转调度程序进行重新调度,将处理机分配给另一就绪进程,并进行切换,亦即, 保留被阻塞进程的处理机状态(在PCB中),再按新进程的PCB中的处理机状态设置CPU环境。
3.进程唤醒过程
  当被阻塞的进程所期待的事件出现时,如I/O完成或者其所期待的数据已经到达,则由有关进程(比如, 用完并释放了该I/O设备的进程)调用唤醒原语wakeup(),将等待该事件的进程唤醒。唤醒原语执行 的过程是:首先把被阻塞的进程从等待该事件的阻塞队列中移出,将其PCB中的现行状态由阻塞改为就 绪,然后再将该PCB插入到就绪队列中。

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