操作系统（Linux与Windows）的进程管理

进程

描述和管理程序的“运行过程”-------进程

进程概念

定义：进程是程序在某个数据集合上的一次运行活动

进程的特征

• 动态性

  进程是程序的一次执行过程，动态产生消亡

• 并发性

  进程可以同其他程序一起向前推进

• 异步性

  进程按各自的速度向前推进

• 独立性

  进程是系统分配资源和调度CPU的单位

进程的状态

• 运行状态
  进程已经占有CPU，在CPU上运行

• 就绪状态
  具备运行条件但由于无CPU，暂时不能运行

• 阻塞状态
  应为等待某项服务完成或信号来到而不能运行的状态
  例如等待：系统调用，I/O操作，合作进程的服务或信号

进程状态的变迁

进程的挂起和解挂操作

挂起：用户或OS将进程有意暂停
解挂：将挂起的进程继续

阻塞：禁止阻塞（阻塞时挂起）和活动阻塞（正常阻塞）
就绪：禁止就绪（就绪时挂起）和活动就绪（正常就绪）

Linux进程状态

• 可运行态：TASK_RUNNING
  1.就绪：在就绪队列中等待调度
  2.运行：正在运行
• 阻塞（等待）态：
  1.浅度阻塞：TASK_INTERRUPTIBLE
  可被其他进程的信号或时钟中断唤醒
  2.深度阻塞：TASK_UNINTERRUPTIBLE
  不可被其他进程通过信号或时钟中断唤醒
• 僵死态：TASK_ZOMBIE
  进程终止执行，释放大部分内存
• 挂起态：TASK_STOPPED
  进程被挂起

进程的描述

进程控制块（PCB）

1.描述进程状态、资源、和相关进程关系的一中数据结构
2.PCB是进程的标志
3.创建进程时创建PCB；进程撤销后PCB同时撤销

进程=程序+PCB

Linux的进程控制块PCB：task_struct

Linux 进程的标识：
PID
PPID：父进程ID
PGID：进程组ID
Linux进程的用户标识：
UID：用户ID
GID：用户组ID

STAT：进程状态

符号	含义
R	运行或准备运行
S	睡眠状态
I	空闲
Z	僵尸
D	不间断睡眠
W	进程没有驻留页
T	停止或跟踪

进程控制

四个典型控制为:

• 创建进程
• 撤销进程
• 阻塞进程
• 唤醒进程

创建进程的过程

创建一个空白PCB
赋予进程标识符ID
为进程分配空间
初始化PCB（默认值）
插入相应的进程队列(新进程插入就绪队列)

进程撤销过程

在PCB队列中检索出PCB
获取该进程状态

• 若在运行态，立即终止该进程
  • 递归检查是否有子进程，先撤销子进程
    释放进程占有的资源
    将进程从PCB队列中移除

进程阻塞时机和过程

时机;

• 请求系统服务
• 启动某种操作
• 新数据尚未到达
• 无新工作可做

停止运行
将PCB“运行态”改为“阻塞态”
插入相应原因的阻塞队列
转调度程序

进程唤醒

系统服务由不满足到满足
I/O完成
新数据到达
进程提出新请求

进程控制原语：

• 创建原语
• 撤销原语
• 阻塞原语
• 唤醒原语

Linux进程控制

创建进程fork

fork执行流程：

1. 分配task_struct结构
2. 为新进程堆栈分配物理页
3. 拷贝父进程内容
   • 正文段、用户数据段及系统数据段task_struct的大部分内容，并对子程序中有别于父进程的项进行初始化
4. 把新进程的task_struct结构地址保存在task指针数组中
5. 子进程由fork创建后，通常属于就绪状态

init进程：
在linux系统初启时，生成init进程（1号进程）
其他进程有当前进程通过系统调用fork建立

子进程执行自己的功能

exce函数族
功能：

• 装入一个指定的可执行程序运行
• 使子进程具有和父进程完全不同的新功能

步骤：

• 根据文件名找到相应的可执行文件
• 可执行文件的内容填入子程序的地址空间
• exce调用成功就会进入新进程且不再返回
• 调用失败返回-1,继续在克隆来的地址空间中从调用点向下执行

进程阻塞 wait

进程立即阻塞自己，如果它找到一个已经成为僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回

进程终结exit

进程释放自己占用的资源并汇报给父进程
调用exit后变为僵尸态，几乎所有的内存空间，保存PCB信息供wait收集

进程的休眠sleep

Windows进程

进程是被加载到内存的，正在运行的应用程序实例
进程由内核对象和地址空间所组成

• 内核对象PCB
• 地址空间
  包括代码、数据、堆、栈、堆上动态分配的空间

windows创建进程creatProcess

过程：

• 创建进程内核对象，创建虚拟地址空间
• 装载exe和、或dll的代码和数据到地址空间中
• 创建主线程和线程内核对象
• 启动主线程，进入主函数
  
  有一个非常有趣的例子，见我另一篇博客

Windows结束进程

主函数返回
ExitProcess
TerminateProcess

补充：守护进程daemon

守护进程编程：

pid = fork();	//创建子进程
if(pid>0)			
	eixt(0);	//退出父进程
setsid();		//让进程脱离控制终端
chdir("/");		//避免原工作目录不能被卸载
umake(0);		//文件权限掩码设置0
for(int i = 0;i<MAXFILE;i++)
	close(i);	//关闭继承自父进程的文件