一、进程
1.基本概念
课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等
内核观点：担当分配系统资源的实体
描述进程——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
课本上之所以称之为PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是task_struct
task_struct——PCB的一种（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）
task_struct内容分类
标识符：描述本进程的唯一标识符，用来区别其他进程
状态：任务状态，退出代码，退出信息等
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：包含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：可能包含处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等
其他信息
2.组织进程
可以在内核源代码里找到它，所有运行在系统里的进程都以task_struct链表的形式存在内核里
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1的进程信息，需要查看/proc/1这个文件夹：
通过系统调用来获取进程标识符
系统为每一个进程分配一个唯一的标识号，这个标识号就称为进程的ID（process identifer）
进程id（PID）
父进程id（PPID）
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("pid:%d\n",getpid());
printf("ppid:%d\n",getppid());
return 0;
}
4.通过系统调用创建进程——fork（）初识
进程创建的一般过程：
1.分配PID
2.分配PCB
3.将父进程环境复制过来
4.将父进程地址空间的内容拷贝到自己的地址空间
5.放入就绪队列
使用man手册认识fork（）：
返回值：
父子进程代码共享，数据各自开辟空间
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int ret=fork();
printf("hello proc:%d,ret:%d\n",getpid(),ret);
return 0;
}
fork（）之后通常要用if分流：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int ret=fork();
if(ret<0){
perror("fork");
return 1;
}
else if(ret==0){ //child
printf("I am child:%d,ret:%d\n",getpid(),ret);
}
else{ //father
printf("I am father:%d,ret:%d\n",getppid(),ret);
}
sleep(2);
return 0;
}
二、程序和进程
程序：完成特定任务的一系列指令集合
进程：从用户角度看，进程是程序的一次动态执行过程；从操作系统角度看，进程是操作系统分配资源的基本单位，也是最小单位
每个进程都有自己的状态和独立的地址空间
进程需要有相关的数据结构来管理，操作系统通过PCB感知一个进程的存在
程序：数据+代码
进程：数据+代码+堆栈+PCB
进程和程序的区别：
进程是动态，程序是静态
进程的生命周期短暂，程序永久
进程有重要的数据结构PCB
一个进程只能对应一个程序，一个程序可以对应多个进程
三、进程状态
1.进程的几种状态
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（也可叫做可中断睡眠 interruptible sleep）
D 磁盘休眠状态（Disk sleep）：有时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 I/O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）：这个状态只是一种返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态
2.进程状态的修改
通过kill演示一下T、R状态：
· kill -l：查看系统支持的信号列表
· ps -l：查看进程信息
· kill -SIGSTOP pid：将该进程状态改为T状态
· kill -SIGCONT pid：将该进程状态改为R状态
Z（zombie）僵尸进程
· 僵尸状态（zombie）是一个比较特殊的状态，当进程退出并且父进程（使用wait（）系统调用）没有读到子进程退出的返回代码时就会产生僵尸进程
· 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码
· 所以，只要子进程退出父进程还在运行，但父进程中没有读取子进程状态，子进程进入Z状态
举例：维持30秒僵尸进程
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t id=fork();
if(id<0){
perror("fork");
return 1;
}
else if(id>0){
printf("parent [%d] is sleeping...\n",getpid());
sleep(30);
}
else{
printf("child [%d] is begin z...\n",getpid());
sleep(5);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
return 0;
}
编译运行并在另一个终端下启动监控：
测试结果：
可以看到子进程5秒后由S状态进入僵尸状态
僵尸进程危害
· 进程的退出状态必须被维持下去，父进程若一直不读取，子进程将一直处于Z状态
· 维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程的基本信息，所以保存在PCB中，即Z状态一直不退出，PCB一直都要维护
· 若一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，就会造成资源的浪费，因为数据结构本身就要占用内存，就像C语言中定义一个结构体变量，是要在内存的某个位置开辟空间
· 造成内存泄露
孤儿进程
父进程如果提前退出，那么子进程后退出，进入Z状态之后，该如何处理？
父进程先退出，子进程就被称为孤儿进程
孤儿进程被1号init进程“领养”（当然要有init进程回收）
举例：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t id=fork();
if(id<0){
perror("fork");
return 1;
}
else if(id==0){
printf("I am child,pid:%d\n",getpid());
sleep(10);
}
else{
printf("I am father,pid:%d\n",getpid());
sleep(3);
exit(0);
}
return 0;
}
测试结果：
