进程基本介绍

Posted 2021-10-14 yumoz

文章目录

• 进程概念
• • 进程描述
  • 进程查看
  • 进程创建
• 进程状态
• • 僵尸进程
  • 僵尸进程的危害
  • 孤儿进程
• 进程优先级

进程概念

观点一：程序的一个执行实例，正在执行的程序等。
内核观点的概念：担当分配系统资源的实体。

进程描述

怎么样描述进程呢？进程信息被放在一个叫做**进程控制块（process control block，PCB）**的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。在Linux操作系统下PCB是task_struct（Linux中描述进程的结构体）。

进程查看

使用命令ls /proc 查看Linux系统文件下的进程信息

进程创建

fork函数：

• fork函数有两个返回值；
• fork执行后，父进程和子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份。

思考下面代码执行结果：

int main()
{
  pid_t id = fork();
  printf("hello yumoz\\n");
  sleep(1);
  return 0;
}

代码执行结果：

原因就是fork之后，创建了子进程，子进程和父进程都去执行打印语句，于是打印了两次。为了避免fork之后程序代码执行两次的情况发生，我们先去了解一下fork函数的基本知识。

---

fork ： 创建一个子进程；
头文件：#include<unistd.h>
创建方式：pid_t fork(void);
返回值：如创建子进程成功，父进程返回子进程的PID，返回0给子进程。如果失败，父进程返回-1，没有子进程被创建。

---

所以，fork创建子进程后需要进行分流（if判断）。分流的目的是让子进程和父进程分别去完成不同的任务。

int main()
{
  pid_t id = fork();
  if(id < 0)
  {
    printf("create error\\n");
    return 1;
  }
  else if(id == 0) //子进程
  {
    printf("I am child process\\n");
  }
  else  //父进程
  {
    printf("I am parent process\\n");
  }
  sleep(1);
  return 0;
}

进程状态

首先我们列出进程的几种状态：

1. 运行态：该进程正在运行。
2. 就绪态：进程做好准备，只要有机会就开始执行。
3. 阻塞、等待状态：进程在某些事件发生前不能执行，如I/O操作完成。
4. 新建态：进程已经创建，但是没有将此进程加入到可执行队列中。通常是进程控制块已经创建，但是还没有加载到内存中的新进程。
5. 退出态：操作系统从可执行进程组中释放出的进程，或是因为它自身停止了，或者是因为某种原因被取消。

下面对上面几种状态进程一个总结，首先看一个内核代码（只需要简单看看）：

/*
 * The task state array is a strange "bitmap" of
 * reasons to sleep. Thus "running" is zero, and
 * you can test for combinations of others with
 * simple bit tests.
 */
static const char *task_state_array[] = {
	"R (running)",		/*  0 */
	"S (sleeping)",		/*  1 */
	"D (disk sleep)",	/*  2 */
	"T (stopped)",		/*  4 */
	"T (tracing stop)",	/*  8 */
	"Z (zombie)",		/* 16 */
	"X (dead)"		/* 32 */
};

说明，看到上述代码，我们可以总结如下状态：

• R（running） 运行状态：并不意味着程序一定在运行中，它表明进程要么是在运行状态要么是在运行队列中。也就是可被调度。如果一个CPU，可以同时存在多个R状态的进程（因为R表示的是运行或者就绪状态）。
• S（sleeping） 睡眠状态：意味着进程在等待事件完成（或称之为可中断睡眠、浅度睡眠），用来等待某种事情发生，随时可以被唤醒或杀掉。
• D（disk sleep） 磁盘休眠状态：或称之为不可中断睡眠状态，在这个状态的进程通常会等待I/O的结束。（或者称之为深度睡眠，表示改进程不会被杀掉，即便是操作系统也不能被杀掉，除非自动唤醒）；
• T（stopped） 停止状态：可以发送SIGSTOP信号给进程来停止进程。此时被暂停的进程可以通过发送SIGCONT信号让进程继续执行。
• X（dead）死亡状态：这个状态知识一个返回状态，你不会在任务列表中看到此状态
• Z (zombie) 僵尸状态：当子进程退出，并且父进程没有读到子进程的退出的返回代码就会产生僵尸进程。

僵尸进程

僵尸状态是一个很特殊的状态，从系统层面分析：进程退出，曾经申请的资源并不是立即被释放掉的，而是要暂存一段时间，供OS（或父进程）进行读取，称为僵尸状态。这么深涩难懂吗？并不是，继续往下看。
首先通过一个例子说明僵尸进程：

int main()
{
  pid_t id = fork();
  if(id == 0)
  {
    int count = 5;
    while(count){
      printf("do child process! count:%d \\n",count--);
      sleep(1);
    }
    printf("child quit!\\n");
    exit(1);
  }
  else if(id > 0)
  {
    while(1)
    {
      printf("do father process!\\n");
      sleep(2);
    }
  }
  else
  {
    printf("fork error\\n");
  }
}

通过上述代码可以使用脚本键控进程状态：

while :; do ps aux | head -1 && ps aux | grep myfork | grep -v grep;sleep 1; echo "##根据需要打印##"; done

发现子进程先退出，之后父进程没有读到子进程的退出信号，子进程成了僵尸进程。那么了解到这了，一些僵尸进程的知识还是必须要知道的。下面列出来：

1. 只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读到子进程状态，子进程进入Z状态。
2. 僵尸进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取状态代码。

僵尸进程的危害

1. 进程的退出状态必须被维持下去，因为他需要告诉父进程一些信息。但如若父进程一直读不到，那么子进程就一直处于Z状态。
2. 维护退出状态需要数据维护，他也属于进程的基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说，Z状态一直不退出，那么PCB一直都要维护。
3. 如果一个父进程创建了很多个子进程，子进程都成了僵尸进程，无法回收，就会造成内存资源浪费。因为数据结构对象本身就是在占用内存的资源。
4. 僵尸进程还会导致内存泄漏等。

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孤儿进程

父进程先退出，子进程没退出，则称之为“孤儿进程”。
孤儿进程最终会被1号init进程领养。
先看一段代码，了解孤儿进程：

int main()
{
  pid_t id = fork();
  if(id > 0)
  {
      printf("do child process!pid: %d ppid:%d \\n", getpid(),getppid());
      sleep(3);//父进程先退出    
    exit(0);
  }
  else if(id == 0)
  {
    while(1)
    {
      printf("do father process!...pid:%d , ppid: %d ...\\n",getpid(),getppid());
      sleep(1);
    }
  }
  else
  {
    printf("fork error\\n");
  }

  return 0;
}

杀掉孤儿进程：kill -9 进程编号

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进程优先级

UID：执行者身份
PID：进程代号
PPID：进程的父进程代号
PRI：此进程的优先级，值越小越早被执行
NI：进程的nice，表示进程可被执行的优先级的修正系数值，取值范围-20至19

说明：
nice值为负，表示该进程优先级值会变小，即其优先级会变高，越快被执行。反之，同理。
调整进程优先级，在Linux下，就是调整进程nice值。