Linux进程管理：创建、执行、挂起与终止-优快云博客

Linux是一种多任务操作系统，它可以同时运行多个进程。在Linux系统中，进程是操作系统中最基本的执行单位。进程管理是操作系统的核心功能之一，它负责管理系统中的所有进程，包括进程的创建、执行、挂起、恢复、终止等。

进程的状态和转换

在Linux系统中，进程可以处于以下几种状态：

运行状态（Running）：进程正在使用CPU资源执行。

就绪状态（Ready）：进程已经准备好执行，但还没有被CPU调度执行。

等待状态（Waiting）：进程正在等待某个事件发生，如等待输入、等待磁盘I/O等。

挂起状态（Suspended）：进程被挂起，不占用CPU资源。

进程的状态转换如下：

就绪 → 运行：当进程被CPU调度执行时，状态从就绪变为运行。

运行 → 就绪：当进程的时间片用完后，它会被挂起，状态从运行变为就绪。

运行 → 等待：当进程需要等待某个事件发生时，状态从运行变为等待。

等待 → 就绪：当等待的事件发生后，状态从等待变为就绪。

就绪/运行/等待 → 挂起：当进程被挂起时，状态从就绪、运行或等待变为挂起。

挂起 → 就绪：当进程被恢复时，状态从挂起变为就绪。

了解进程状态和状态转换的原理，对于进程管理和调度非常重要。

进程的创建

当用户在终端输入一个命令，或者通过程序调用创建进程时，系统会为该进程分配一块内存空间，并为该进程初始化一些数据结构。这些数据结构包括进程的进程控制块（PCB）、进程堆栈、进程描述符等。系统会为该进程分配一个唯一的进程ID（PID），用于标识该进程。

在C语言中，可以使用系统调用fork()函数来创建新进程。fork()函数会创建一个与原进程一模一样的子进程，并在子进程中返回0，而在父进程中返回子进程的进程ID。以下是一个简单的示例：

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

int main() {
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid < 0) {
        printf("Failed to create new process.\\\\n");
        exit(-1);
    } else if (pid == 0) {
        printf("This is the child process.\\\\n");
        // 子进程执行的代码
    } else {
        printf("This is the parent process.\\\\n");
        // 父进程执行的代码
    }
    return 0;
}

在上面的示例中，首先调用fork()函数创建新进程，然后判断返回值来确定当前进程是父进程还是子进程。在子进程中，可以编写需要执行的代码。在父进程中，可以使用wait()函数等待子进程执行完毕。

进程的执行

当进程被创建后，系统会为该进程分配CPU资源，使其开始执行。在进程执行期间，操作系统会对其进行调度，以确保系统的资源得到充分利用。Linux系统采用时间片轮转的方式进行进程调度。时间片轮转是指将CPU的使用时间分成多个时间片，每个进程占用一个时间片，当该时间片用完后，系统将该进程挂起，调度其他进程执行。

进程的挂起和恢复

当进程需要等待某个事件发生时，如等待输入、等待磁盘I/O等，系统会将该进程挂起。在进程挂起期间，该进程不会占用CPU资源。当等待的事件发生后，系统会将该进程从挂起状态恢复到执行状态。

当进程需要等待某个事件发生时，如等待输入、等待磁盘I/O等，系统会将该进程挂起。在进程挂起期间，该进程不会占用CPU资源。可以使用系统调用pause()函数来实现进程的挂起。pause()函数会使调用进程挂起，直到有一个信号被捕获才会返回。以下是一个示例：

#include <stdio.h>
#include <signal.h>

void handler(int sig) {
    printf("Signal received: %d.\\\\\\\\n", sig);
}

int main() {
    signal(SIGUSR1, handler);
    printf("Waiting for signal...\\\\\\\\n");
    pause();
    printf("Signal received, resuming...\\\\\\\\n");
    return 0;
}

在上面的示例中，首先使用signal()函数注册了一个信号处理函数，用于处理SIGUSR1信号。然后调用pause()函数挂起进程，等待信号的到来。当信号到来时，信号处理函数会被调用。在处理函数中，可以编写需要执行的代码。在处理完毕后，进程会自动恢复执行。

进程的终止

当进程执行完毕或出现错误时，系统会终止该进程。在进程终止时，操作系统会释放该进程所占用的资源，并将该进程从系统中删除。

当进程执行完毕或出现错误时，可以使用exit()函数来终止该进程。exit()函数的参数为进程的返回值，通常情况下，返回值为0表示进程正常终止，非零值表示进程异常终止。以下是一个示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    printf("Hello, world!\\\\\\\\n");
    exit(0);
}

在上面的示例中，使用printf()函数输出"Hello, world!"，然后调用exit()函数终止进程并返回0。

除了exit()函数，还可以使用_exit()函数和abort()函数来终止进程。_exit()函数和exit()函数的区别在于，_exit()函数不会清除缓冲区，而exit()函数会清除缓冲区。abort()函数用于异常终止进程，它会向进程发送SIGABRT信号，导致进程异常终止。以下是一个示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>

int main() {
    printf("Hello, world!\\\\\\\\n");
    abort();
}

在上面的示例中，使用printf()函数输出"Hello, world!"，然后调用abort()函数异常终止进程。

总结

进程管理是Linux操作系统的核心功能之一。它负责管理系统中的所有进程，包括进程的创建、执行、挂起、恢复、终止等。了解进程管理的原理，对于Linux系统的使用和管理都非常重要。