浅谈Linux的进程

最新推荐文章于 2024-03-07 19:00:00 发布

Gary的面包屑小道

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分类专栏： Linux 文章标签：进程 Linux pcb

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本文深入探讨Linux中的进程管理，包括进程控制块（PCB）的结构，如PID、状态、优先级等，以及进程的组织方式、查看方法、不同状态（如运行、睡眠、僵尸状态）及其影响，还介绍了进程优先级的概念和调整方法。

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进程

在学习进程之前，提出一个问题，操作系统是怎么进行进程管理的呢？很简单，就是先去把进程描述起来，再把进程组织起来。

概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序，从内核的观点来说，就是担当分配系统资源（CPU时间，内存）的一个实体，

一、描述进程——PCB

进程信息被放在一个叫做进程控制块的结构中，可以理解为进程属性的集合，称之为：PCB，在Linux下，PCB是一个叫做task_struct的结构体，这个结构体里面存放了进程的有关信息。

task_struct结构体的内容分类：

①标识符（PID）：描述本进程的唯一的标识符，用来区别其他进程

获取pid的方法有很多，最推荐的一种就是通过系统调用getpid()来获取进程的pid，

②状态：任务状态，退出码，退出信号等

状态分类：R运行状态（runing） S睡眠状态（sleeping） D磁盘休眠状态（Disk sleeping） T停止状态（stopped） X死亡状态（dead） Z僵尸状态（zombie）

③优先级：相对于其他进程的优先级

PRI：进程可执行的优先级，值越小优先级越高

NI:代表nice值，表示进程可被执行的优先级的修正数值

④程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址

⑤内存指针：包括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

⑥上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据

⑦I/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

⑧记账信息：可能包括处理器的时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等

⑨其他信息

task_struct结构里面还存放了很多的有关进程的信息，我们只罗列出比较常用几点信息，如果有兴趣可以在深入学习

二、组织进程

因为进程需要不断的关闭和开启，和数据结构中链表的结构很相似，所以运行在系统的进程都以task_struct链表的形式存在内核里面，此时我们就把进程组织起来了。

三、查看进程

现在进程已经被描述和组织起来，那么有些方法可以让我们查看进程呢？

①进程信息可以被 /proc 文件查看；比如：要查看PID（进程的标识符）为1的进程，就需要查看 /proc/1 这个文件夹

②通过系统调用获取进程标识符：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main(){
      printf("pid:%d\n",getpid());
      printf("ppid:%d\n",getppid());
      return 0;
 }

Tip:getppid()函数是获取父进程的标识符，getpid()函数是获取子进程的标识符
四、创建进程

通过系统调用创建进程，也就是使用fork()函数

此时我们先去运行一段代码：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
int main(){
       pid_t ret = fork();
     printf("hello proc:%d,ret = %d\n",getpid(),ret);
       return 0;
  }

运行结果：

我们在代码中只有一个printf语句，但是为什么会有两个输出语句呢？

原因就是：fork在创建进程的时候，有两个返回值，给父进程返回子进程的pid，给子进程返回0，此时父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份

所以在父进程中，getpid得到的是：2526（父进程的pid），给父进程返回的ret是子进程的pid，也就是2527，

在子进程中，getpid得到的是：2527（子进程的pid），给子进程返回的ret是0，所以显示ret = 0；所以就显示了两个printf；

Tip:父子进程执行的先后顺序不确定，是取决于编译器自己。

五、进程的状态：

R运行状态（running）：表明进程要么在运行中，要么在运行队列里面

S睡眠状态（sleeping）：意味着进程在等待事件的完成，这个睡眠也叫做可中断睡眠

D磁盘休眠状态（Disk sleep）：这个状态的睡眠通常在等待I/O的结束，也叫做不可中断睡眠

T停止状态（stopped）：可以发送SIGSTOP信号给进程，让进程停止。也可以发送SIGCONT信号让进程继续运行。

X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里面看到这个状态

Z僵尸状态（zombie）：子进程退出，父进程没有读取子进程的退出码，子进程进入Z状态

我们现在代码演示一下僵尸进程：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main(){
      pid_t id = fork();
      if(id<0){
          perror("fork failed!\n");
          return 1;
      }
      else if (id>0){//这个循环里面，我们让父进程sleep30s
          printf("father pid:%d\n",getpid());
          sleep(30);
      }
      else {//这个循环里面，我们让子进程sleep5s，之后退出
          printf("child pid:%d\n",getpid());
          sleep(5);
          exit(EXIT_SUCCESS);
      }
      return 0;
}

运行这段代码之后，在5s之后子进程退出，父进程还在s状态，那么此时子进程的退出码并没有被父进程去接收，此时子进程会进入Z状态。

我们可以在shell中打开另外一个终端，编写脚本来检测进程的状态

这是我们编写的脚本：