2.进程状态转换

一、进程状态

在操作系统中，进程可以处于多种状态，这些状态表示了进程在其生命周期中的不同情况。通常，进程的状态可以划分为以下几种：

1. 创建状态（New）：

   • 进程被创建但尚未被调度执行。在这个状态下，操作系统正在为进程分配资源和初始化必要的数据结构。

2. 就绪状态（Ready）：

   • 进程已经准备好执行，但由于系统可能有多个就绪的进程，操作系统需要在它们之间进行选择，决定哪一个将获得 CPU 时间片并开始执行。

3. 运行状态（Running）：

   • 进程占用了 CPU 并正在执行。在单核处理器上，任何时刻只有一个进程处于运行状态，而在多核处理器上，多个进程可以同时处于运行状态。

4. 阻塞状态（Blocked）：

   • 进程因为某些原因而不能执行，例如等待某个事件的发生，如 I/O 操作完成或信号的到达。在阻塞状态下，进程不占用 CPU 时间。

5. 终止状态（Terminated）：

   • 进程执行完毕或被操作系统终止。在这个状态下，进程占用的资源会被释放，但它的状态信息可能会保留一段时间以供父进程查询。

这些状态通常用状态转换图表示。状态转换图说明了进程在不同状态之间的切换条件。以下是状态转换的一些基本规则：

• 进程从就绪状态转换到运行状态，通常是因为它被调度获得了 CPU 时间片。
• 进程在运行状态可能会因为等待某个事件而转换到阻塞状态。
• 进程在阻塞状态可能会因为等待的事件发生而转换到就绪状态。
• 进程在运行状态可能会因为执行完毕或出现错误而转换到终止状态。

这些状态的管理和切换由操作系统的调度器（Scheduler）负责。调度器决定了在给定时刻哪个进程应该处于运行状态，从而协调多个进程在系统中的执行。

 二、进程相关命令

一、 查看进程

ps -aux 是一个用于查看系统中当前运行进程信息的命令。在 Unix/Linux 系统中，ps 命令用于显示进程的状态信息。下面是对这个命令的解释：

• ps 命令： 用于显示系统中当前运行的进程的状态信息。

• -aux 选项： 这是常见的选项组合，具体含义可能因不同的操作系统而异。

• 在 Linux 等系统中：

  • • -a：显示所有终端上的进程。
    • -u：以用户为基础显示更详细的信息。
    • -x：显示没有控制终端的进程。

  • 总体而言，-aux 选项组合通常用于显示系统上所有用户的所有进程，并提供详细的信息，包括进程的状态、CPU 使用率、内存占用等。输出包含很多列，其中包括用户、PID（进程ID）、%CPU（CPU使用率）、%MEM（内存使用率）、VSZ（虚拟内存大小）、RSS（物理内存大小）、TTY（终端类型）、STAT（进程状态）等等。

二 、杀死进程 

• -l： 列出可用的信号列表。
• -9： 发送强制终止信号（SIGKILL），会立即终止进程，不能被捕获或忽略。
• -15（默认）： 发送终止信号（SIGTERM），请求进程正常终止。

在 Unix/Linux 操作系统中，信号是一种用于进程间通信的机制。通过信号，一个进程可以向另一个进程或自身发送通知，告知发生了某个事件。信号可用于各种目的，包括通知进程终止、重新启动、刷新配置等。

每个信号都有一个唯一的标识符，通常用整数表示。这些标识符定义在 <signal.h> 头文件中。以下是一些常见的信号及其标识符：

1. SIGHUP (1)： 连接断开。
2. SIGINT (2)： 中断进程（通常由 Ctrl+C 产生）。
3. SIGQUIT (3)： 退出进程（通常由 Ctrl+\ 产生）。
4. SIGILL (4)： 非法指令。
5. SIGTRAP (5)： 跟踪/断点陷阱。
6. SIGABRT (6)： 由 abort() 生成的终止进程。
7. SIGBUS (7)： 总线错误。
8. SIGFPE (8)： 浮点异常。
9. SIGKILL (9)： 强制终止进程。
10. SIGUSR1 (10)： 用户自定义信号1。
11. SIGSEGV (11)： 段错误。
12. SIGUSR2 (12)： 用户自定义信号2。
13. SIGPIPE (13)： 向无读进程的管道写入数据。
14. SIGALRM (14)： 定时器超时。
15. SIGTERM (15)： 请求进程终止（默认由 kill 命令发送）。

三、 进程号和相关函数

在操作系统中，每个运行的进程都有一个唯一的标识符，称为进程号（Process ID，PID）。进程号是一个非负整数，用于区分系统中不同的进程。在 Unix/Linux 等类 Unix 操作系统中，进程号通常是分配给进程的唯一标识符，其值可以从 1 开始递增。

有一些相关的函数用于获取、管理和操作进程号，这些函数通常在 C 语言中使用。以下是一些常见的与进程号相关的函数：

1. getpid()：

   • 函数原型：pid_t getpid(void);
   • 用于获取调用进程的进程号（PID）。

2. getppid()：

   • 函数原型：pid_t getppid(void);
   • 用于获取调用进程的父进程的进程号（Parent Process ID）。

3. fork()：

   • 函数原型：pid_t fork(void);
   • 创建一个新的进程，新进程是调用进程的副本。在父进程中，fork() 返回子进程的 PID；在子进程中，它返回 0。

4. waitpid()：

   • 函数原型：pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
   • 等待指定的子进程结束，获取其退出状态。如果指定了 pid 为 -1，则等待任意子进程结束。

5. exec 系列函数：

   • execl, execle, execlp, execv, execve, execvp 等。
   • 这些函数用于加载新的程序替代当前进程的镜像。执行成功后，调用进程的 PID 不变，但代码、数据和堆栈等内容会被新程序替代。

6. exit()：

   • 函数原型：void exit(int status);
   • 终止调用进程，并返回一个状态码给其父进程。

这些函数提供了一系列的工具，用于获取和管理进程号，以及在进程间进行通信和控制。在实际编程中，这些函数通常与其他系统调用和库函数一起使用，以实现对进程的有效管理。