Linux进程简介

一，进程简介

Linux是⼀个多⽤户多任务的操作系统。

多⽤户指的是多个⼈可以在同⼀时间使⽤我们的计算机。

多任务是Linux可以同时执⾏⼏个任务，可以在未执⾏完⼀个任务时执⾏另⼀个任

务。

进程简单的讲就是运⾏中的程序，linux系统的⼀个重要的特点就是可以同时启动多

个进程，Linux 通过在短的时间间隔内轮流运⾏这些进程⽽实现“多任务”。这⼀短

的时间间隔称为“时间⽚”，让进程轮流运⾏的⽅法称为“进程调度” ，完成调度的

程序称为调度程序。

1）进程概念

进程是计算机中的程序基于某数据集合上的⼀次运⾏的过程，是系统进⾏资源分配

和调度的基本单位，是操作系统结构的基础，同时也是线程的容器。

进程与线程的区别：

1.程序是静态的，是⼀些保存在磁盘上的指令的有序集合，没有任何执⾏的概

念。

2.进程是⼀个动态的概念，它是程序执⾏的过程，包括动态的创建，调度和消亡

的整个过程。

3.⼀个程序可以对应多个进程，但1个进程只能对应1个程序

进程与程序的关系：

程序是进程的⼀个组成部分，是进程的执⾏⽂本；进程是程序的执⾏过程。

Linux中查看进程信息的基本命令有ps、top等命令，⼲掉进程可以使⽤kill +进程

id。其中：ps -ef是显示所有进程

也可以使用(ps -ef | grep 进程名)查看特定进程

2）什么是进程ID

在Linux系统中，每个进程都是通过唯⼀的进程ID标识的，它是当前 Linux 系统中

唯⼀的⼀个⾮负整数。

Linux 内核使⽤了⼀个数据类型 pid_t 来存放进程的进程标识符，这个数据类型的

实质是⼀个32位的⽆符号整型数据。进程标识符被顺序编号，通常来说是前⼀个进

程的进程标识符的值加1。进程标识符可以重复使⽤，当⼀个进程被回收之后，过

⼀段时间其标识符⼜可以被再次使⽤。Linux 内核上通常允许使⽤的进程标识符是

0~32767。

⽗进程标识号：当前进程的⽗进程的标识（PPID）。

在Linux中，有⼏个特殊的进程标识符所对应的进程。

进程标识符0：对应的是交换进程（swapper），⽤于执⾏多进程的调⽤。

进程标识符1：对应的是初始化进程（init），在⾃举过程结束时由内核调⽤，

对应的⽂件是/sbin/init，负责 Linux 的启动⼯作，这个进程在系统运⾏过程中

是不会终⽌的，可以说当前操作系统中的所有进程都是这个进程衍⽣⽽来的，

除了 init 进程外其他所有的进程 ID 每次都会改变。

进程标识符2：可能对应⻚守护进程（pagedaemon），⽤于虚拟存储系统的分

⻚操作。

获取进程ID及其他标识的相关函数主要有：

   获取当前进程ID: pid_t getpid(void); //man 2 getpid获取帮助

   获取进程的⽗进程ID : pid_t getppid(void);

   所属头⽂件：#include <unistd.h>

3）进程控制块

Linux 内核由如下⼏部分组成：内存管理、进程管理、设备驱动程序、⽂件系统和

⽹络管理等，如下图所示：

进程控制块(PCB)是系统为了管理进程设置的⼀个专⻔的数据结构，⽤它来记录进

程的外部特征，描述进程的运动变化过程。PCB是存在于内核空间的，是内核管理

进程的专⽤结构。系统利⽤PCB来控制 和管理进程，所以PCB是系统感知进程存

在的唯⼀标志。进程与PCB是一 一对应的。

进程控制块包含了内容主要有：

进程的描述信息；  

进程控制信息；  

进程的资源信息 ；

在../include/linux/sched.h中定义了task_struct或在 #include <linux/sched.h >

查看，其中包含了⼀个进程所需的全部信息。其结构体实例在内存中的⼤⼩⼀般在

1KB以上。

4）进程的内存映像

进程的内存映象就是内核在内存中如何存放可以执⾏程序⽂件，主要通过以下两个

步骤：

程序转化为进程⼀般有两个步骤：

1、内核会将程序从磁盘读⼊内存，为程序分配内存空间

2、内核会为进程保存PID以及相应的状态信息（保存在task_struct中），将进程

放在运⾏队列中等待执⾏。程序转变为进程以后就可以被操作系统调度程序执⾏

了。

进程在内存中的结构（虚拟地址空间）：

1G的内核地址空间+3G的⽤户地址空间：⽤户空间是每个进程私有的，内核空间是

所有进程共享的。

进程在内存中的结构由代码段，数据段，堆段和栈段四部分组成。

代码段：即⼆进制机器代码，代码段是只读的，可被多个进程共享。

⽐如⼀个进程创建了⼀个⼦进程，⽗⼦进程共享代码段，此外⼦进程还获得⽗进程

数据段、堆、栈的复制。

数据段：存储已经被初始化的变量，包括全局变量和已被初始化的静态变量；

未初化数据段：存储未被初始化的静态变量，也被称为BSS段；

堆：⽤于存放程序运⾏中动态分配的变量；

栈：⽤于函数调⽤，保存函数返回地址、函数参数、函数内部定义的局部变量。

另外⾼地址还存储了命令⾏参数与环境变量。

5）进程的状态

进程状态主要有： 就绪 、运⾏、阻塞

就绪：

进程已经获取到除处理器外的所有资源，等待分配处理器资源，只要分配到处理

器资源就可以运⾏。⼀般就绪进程是会有⼀个就绪进程队列，有系统来调度。

运⾏：

进程正在执⾏。

进程阻塞：

进程因等待某个事件发⽣⽽暂停运⾏。

停⽌ （stop） ：

进程已经完成任务。

进程的状态转化：

运⾏----> 就绪 正在运⾏的进程因时间⽚到，转⼊就绪队列等待重新调度。

就绪--->运⾏ 系统进⾏进程调度，拿出就绪队列中的某个进程运⾏。

运⾏----> 等待 正在运⾏的进程因等待某事件发⽣，转⼊等待状态。

等待--->就绪 处于等待状态的进程，因所等待的事件发⽣了，进⼊就绪对队列

让系统调度运⾏。

6）进程的特点

(1）动态性：进程的实质是程序的⼀次执⾏过程，进程是动态产⽣，动态消亡

的。

（2）并发性：任何进程都可以同其他进程⼀起并发执⾏。

（3）独⽴性：进程是⼀个能独⽴运⾏的基本单位，同时也是系统分配资源的独⽴

单位；

（4）异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执⾏的间断性，即进程按各⾃

独⽴的、不可预知的速度向前推进。

7）进程的分类

交互进程：也称为终端进程，由⼀个Shell启动的进程，交互进程既可以在前台运

⾏，也可以在后台运⾏。

批处理进程：这种进程和终端没有联系，即执⾏的是批处理⽂件、shell脚本。

监控进程：也称守护进程（daemon)是⼀类在后台运⾏的特殊进程,⽤于执⾏特定

的系统任务。守护进程⼀般在系统启动时开始运⾏，除⾮强⾏终⽌，否则直到系统

关机都保持运⾏。