linux进程篇-易微帮

注意：并发不是真正意义上的 “ 同时进行 ” ，只是 CPU 把一个时间段划分成几个时间片段（时间区间），然后在这几个时间区间之间来回切换，由于CPU 处理的速度非常快，只要时间间隔处理得当，即可让用户感觉是多个应用程序同时在进行。如：打游戏和听音乐两件事情在同一个时间段内 都是在同一台电脑上完成了 从开始到结 束的动作 。那么，就可以说听音乐和打游戏是并发的。

并行： 当系统有一个以上 CPU 时，当一个 CPU 执行一个进程时，另一个 CPU 可以执行另一个进程，两个进程 互不抢占 CPU 资源，可以同时进行，这种方式我们称之为并行 (Parallel) 。

注意：其实决定并行的因素不是 CPU 的数量，而是 CPU 的核心数量，比如一个 CPU 多个核也可以并行

并行和并发的区别：

1、并发，指的是多个事情，在同一时间段内同时发生了。

2、并行，指的是多个事情，在同一时间点上同时发生了。

3、并发的多个任务之间是互相抢占资源的；

4、并行的多个任务之间是不互相抢占资源的、只有在多CPU 或者一个 CPU 多核的情况中，才会发生并行。否则，看似同时发生的事情，其实都是并发执行的

.PCB（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。

需要掌握的部分：

进程 id 。系统中每个进程有唯一的 id, 在 C 语言中用 pid_t 类型表示，其实就是一个非负整数

进程的状态，有就绪，运行，挂起，停止等状态。

进程切换时需要保存和恢复一些 CPU 寄存器

描述虚拟地址空间的信息

描述控制终端的信息

当前工作目录（Cueernt Working Directory)

umask 掩码

文件描述符，包含很多指向 fifile 结构体的指针

和信号相关的信息

用户 id 和组 id,stat

会话（Session）和进程组

进程可以适用的资源上线（ Resource Limit ） ,umilit -a

.进程状态

进程基本的状态有五种，分别为初始态，就绪态，运行态，挂起态和终止态。

其中初始态为进程准备阶段，常常与就绪态结合来看。

二.进程控制

1.fork函数

（1）一个进程，包括代码、数据和分配给进程的资源。

（2）fork （）函数通过系统调用创建一个与原来进程几乎完全相同的进程，也就是两个进程可以做完全相同的事，但如果初始参数或者传入的变量不同，两个进程也可以做不同的事。

（3）一个进程调用 fork （）函数后，系统先给新的进程分配资源，例如存储数据和代码的空间。然后把原来的进程的所有值都复制到新的新进程中，只有少数值与原来的进程的值不同。相当于克隆了一个自己。

包含的头文件：#include <sys/types.h> 
             #include <unistd.h> 
函数原型：    pid_t fork(void);
两个返回值：
             =0：当前进程为子进程
             >0：当前进程为父进程
             ‐1，出错

用户数据一样，进程 ID 不一致。

1.fork 函数的返回值

2. 子进程创建成功之后，子进程的执行位置

3. 父子进程的执行顺序不一定

4、父子进程也相互抢占CPU资源；.text属于文本区

2.getpid/getppid函数

getpid: 得到当前进程的 PID

getppid: 得到当前进程的父进程的 PID

#include<stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main(int argc,char *argv[]){
	pid_t pid ;
	int i=0;
	for(i=0;i<4;i++)
	{
		printf("============ i=%d============= \n",i);
	}
	pid=fork();
	//father progess
	if(pid > 0)
	{
		printf("this is father progess %d \n",getpid());
	}

	//child progess

	else if(pid == 0)
	{

	printf("this is child progess %d,ppid=%d\n",getpid(),getppid());
	}
	 for(i=0;i<4;i++)
        {
                printf(" i=%d \n",i);
        }

return 0;
}

3.ps和kill命令

ps部分参数：

a : 显示现行终端机下的所有程序，包括其他用户的程序

u: 以用户为主的格式来显示程序状况

x: 显示所有程序，不以终端机来区分

例如：ps aux、ps ajx

kill:

kill 可将指定的信息送至程序。预设的信息为 SIGTERM(15) ，可将指定程序终止。若仍无法终止该程序，可使用 SIGKILL(9)信息尝试强制删除程序。程序或工作的编号可利用 ps 指令或 job 指令查看。

参数：

-a ：当处理当前进程时，不限制命令名和进程号的对应关系；

-l < 信息编号 > ：若不加 < 信息编号 > 选项，则 -l 参数会列出全部的信息名称；

-p ：指定 kill 命令只打印相关进程的进程号，而不发送任何信号；

-s < 信息名称或编号 > ：指定要送出的信息；

-u ：指定用户。

例如：kill -9+进程pid

4.父子进程间的数据共享

fork 之后两个地址空间区数据完全相同，后续各自进行了不同的操作。

1、父进程全部执行
2、子进程在父进程结束子进程开始（fork()之后子进程开始执行）
3、父子进程的执行顺序，不一定父进程先执行

各个进程的地址空间中的数据是完全独立的；

对于同一个变量，读时共享；写的时候分别在物理地址上拷贝一份变量进行单独读写；

父子进程之间可不可以通过全局变量通信？

不能，两个进程内存不能共享

5、孤儿进程和僵尸进程：

孤儿进程：

一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作

为了释放子进程的占用的系统资源：

（1）进程结束之后，能够释放用户区空间

（2）释放不了 PCB ，必须由父进程释放

僵尸进程 ：

一个比较特殊的状态，当进程退出父进程（使用wait()系统调用）没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵尸进程。僵尸进程会在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代码。

注意：僵尸进程是一个已经死掉了的进程，父进程没有进行回收

用ps aux命令查看，有<defunct>的是僵尸进程

7.进程回收

wait 阻塞函数 ：

1. 阻塞并等待子进程退出

2. 回收子进程残留资源

3. 获取子进程结束状态（退出原因）

pid_t wait(int *wstatus); 
返回值：
 ‐1 : 回收失败，已经没有子进程了
 >0 : 回收子进程对应的pid 参数 ：

status判断子进程如何退出状态 
1.WIFEXITED(status):为非0 ，进程正常结束 WEXITSTATUS(status) 如上宏为真，使用此宏，获取进程退出状态的参数
2.WIFSIGNALED(status):为非0，进程异常退出 WTERMSIG(status): 如上宏为真，使用此宏，取得使进程种植的那个信号的编号 调用一次只能回收一个子进程

waitpid 函数

函数作用：同 wait 函数

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
 参数
 1.pid: 指定回收某个子进程
 pid == ‐1 回收所有子进程 
   while( (wpid=waitpid(‐1,status,0)) != ‐1)
pid > 0 回收某个pid相等的子进程 
pid == 0 回收当前进程组的任一子进程 pid < 0 子进程的PID取反（加减号） 
2.status: 子进程的退出状态，用法同wait函数 
3.options:设置为WNOHANG,函数非阻塞，设置为0，函数阻塞 
返回值：
    >0 :返回清理掉的子进程ID 
    ‐1 ：回收失败，无子进程 如果为非阻塞
    =0 ：参数3为WNOHANG,且子进程正在运行

8.vfork创建进程：

vfork 也可以创建进程，与 fork 有什么区别呢？

区别一： vfork 可以直接使用父进程存储空间，不拷贝

区别二： vfork 可以保证子进程先运行，当子进程调用 exit 退出后，父进程才执行

9.进程退出

（1）. 正常退出

1.main函数调用 return

2. 进程调用 exit(), 标准 C 库

3. 进程调用 _exit() 或者 _Exit(), 属于系统调用

补充：

4. 进程最后一个线程返回

5. 最后一个线程调用 pthread_exit

2. 异常退出 ：

1. 调用 abort 函数

2. 当进程收到某些信号时，比如 ctrl +C

3. 最后一个线程对取消（cancellation）请求做出相应

不管进程如何终止，最后都会执行内核中的同一段代码，这段代码和相应进程关闭所有打开描述符，释放它所使用的存储器等。

对上述任一一种终止情形，我们都希望终止进程能够通知其父进程它是如何终止的。对于三个终止函数 (exit, _exit 和 _ Exit) ，实现这一点的方法是，将其退出状态 (exit status) 作为参数传送给函数，在异常终止情况下，内核 ( 不是进程本身) 产生一个指示其异常终止原因的终止状态 (termination status) 。在任意一种情况下，该终止进程的父进程都能用wait 或 waitpid 函数取得终止状态。

#include <stdlib.h> 
void exit(int status); 
#include <unistd.h> 
void _exit(int status);
#include <stdlib.h> 
void _Exit(int status);

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linux进程篇

一.进程的概念

.并行和并发