嵌入式开发学习--进程、线程

什么是进程

进程和程序的区别

概念
程序：编译好的可执行文件，存放在磁盘上的指令和数据的有序集合（文件），程序是静态的，没有任何执行的概念。
进程：一个独立的可调度的任务，执行一个程序所分配的资源的总称，进程是程序的一次执行过程，进程是动态的，包括创建、调度、执行和消亡。

进程特点
(1)系统会为每个进程分配0-4g的虚拟空间，0-3g(用户空间)是每个进程所独有的，3g-4g（内核空间）是所有进程所共有的。

(2)CPU调度进程时会给进程分配时间片(几毫秒~十几毫秒)，时间片用完后，cpu再进行其他进程的调度，实现进程的轮转，从而实现多任务的操作。(没有外界干预的情况下怎么调度进程是CPU随机分配的 )。
进程段
Linux中的进程大致包含三个段：
数据段：存放的是全局变量、常数以及动态数据分配的数据空间(如malloc函数取得的空间)等。
正文段：存放的是程序中的代码
堆栈段：存放的是函数的返回地址、函数的参数以及程序中的局部变量 （类比内存的栈区）。
进程分类
**交互进程：**该类进程是由shell控制和运行的。交互进程既可以在前台运行，也可以在后台运行。该类进程经常与用户进行交互，需要等待用户的输入，当接收到用户的输入后，该类进程会立刻响应，典型的交互式进程有：shell命令进程、文本编辑器等
**批处理进程：**该类进程不属于某个终端，它被提交到一个队列中以便顺序执行。(目前接触不到)
**守护进程：**该类进程在后台运行。它一般在Linux启动时开始执行，系统关闭时才结束。

进程状态

D uninterruptible sleep (usually IO) 不可中断的睡眠态
R running or runnable (on run queue) 运行态
S interruptible sleep (waiting for an event to complete) 可中断的睡眠态
T stopped by job control signal 暂停态
t stopped by debugger during the tracing 因为调试而暂停
X dead (should never be seen) 死亡态
Z defunct (“zombie”) process, terminated but not reaped by its parent 僵尸态
< high-priority (not nice to other users) 高优先级
N low-priority (nice to other users) 低优先级
L has pages locked into memory (for real-time and custom IO) 锁在内存中
s is a session leader 会话组组长
l is multi-threaded (using CLONE_THREAD, like NPTL pthreads do)多线程
+ is in the foreground process group 前台进程
进程切换图

进程创建后，进程进入就绪态，当CPU调度到此进程时进入运行态，当时间片用完时，此进程会进入就绪态，如果此进程正在执行一些IO操作(阻塞操作)会进入阻塞态，完成IO操作（阻塞结束）后又可进入就绪态，等待CPU的调度，当进程运行结束即进入结束态。

进程相关命令
ps 查看系统中运行的进程-aux -ef
top 动态显示系统中运行的进程
renice 改变正在运行的进程的优先级
nice 按用户指定的优先级运行进程
kill 给进程发信号
bg 将进程切换到后台
fg 将进程切换到前台
jobs 查看当前终端的进程

进程函数接口

创建进程fork()

pid_t fork(void);
功能：创建子进程
返回值：
    成功：在父进程中：返回子进程的进程号 >0
         在子进程中：返回值为0
    失败：-1并设置errno

#include <unistd.h>
#include<stdio.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
   
    pid_t pid = fork(); //创建一个子进程

    if(pid<0)
    {
   
        perror("fork err");
        return -1;
    }
    else if(pid==0)  //子进程
    {
   
        printf("i am child\n");
        while(1);  //让子进程不要结束
    }
    else    //父进程
    {
   
        printf("i am parent\n");
        while(1);  //让父进程不要结束
    }
    return 0;
}

执行：./a.out

特点：
1）子进程几乎拷贝了父进程的全部内容。包括代码、数据、系统数据段中的pc值、栈中的数据、父进程中打开的文件等；但它们的PID、PPID是不同的。
2）父子进程有独立的地址空间，互不影响；当在相应的进程中改变全局变量、静态变量，都互不影响。
3）若父进程先结束，子进程成为孤儿进程，被init进程收养，子进程变成后台进程。
4）若是子进程先结束，父进程如果没有及时回收，子进程变成僵尸进程（要避免僵尸进程的产生）。
回收资源

pid_t wait(int *status);
功能：回收子进程资源(阻塞)
参数：status：子进程退出状态，不接受子进程状态设为NULL
返回值：成功：回收的子进程的进程号
              失败：-1

pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);
功能：回收子进程资源
参数：
    pid：>0     指定子进程进程号
         =-1   任意子进程
         =0    等待其组ID等于调用进程的组ID的任一子进程
         <-1   等待其组ID等于pid的绝对值的任一子进程
    status：子进程退出状态，不接受子进程状态设为NULL
    options：0：阻塞 WNOHANG：非阻塞
返回值：正常：结束的子进程的进程号
      当使用选项WNOHANG且没有子进程结束时：0
      出错：-1

#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

int main(int argc, char const *argv[])
{
   
    pid_t pid = fork(); //创建一个子进程

    if (pid < 0)
    {
   
        perror("fork err");
        return -1;
    }
    else if (pid == 0) //子进程
    {
   
        printf("i am child\n");
        sleep(3)