进程的概念

Posted 2022-11-26 marklijian

进程

操作系统发展史

操作系统的作用

• 对计算机硬件接口的复杂操作进行封装

串行

• 一个程序完完整整的运行结束后再执行下一个程序

多道技术

• 产生背景
  • 针对单核CPU，实现并发
• 空间上的复用
  • 各自程序所运行的内存空间是隔离的
  • 无法对其他程序进行干扰
• 时间上的复用
  • 复用CPU上的时间片
  • 对CPU的利用率有了很大的提高

并发

• 虚假的同时运行
• 实际上是对单个CPU的利用
  • 因为一个进程在运行时不可能一直用到CPU的所有资源
  • 操作系统对CPU的资源进行调度
  • 多个程序在使用CPU，但并不是在同一时刻运行
  • 只要在不同程序中切换的够快，
    就看起来像是多个程序同时运行了
• 程序对CPU的占用切换
  • 程序进入阻塞态
  • 该程序分配的时间片到了
  • 优先级更高的进程执行了

并行

• 基于多核CPU，完成了真正上的同一时刻上运行多个程序

现在的CPU

• 多核cpu
• 每个核心上都使用了多道技术

ps：一个核心是做不到同一时刻完成两件事的

进程的概念

进程即正在执行的一个过程。

进程是对正在运行程序的一个抽象。

• 单核+多道，实现多个进程的并发执行

进程和程序的区别

• 进程：
  • 正常运行的程序
  • 需要一些数据
  • 可以得到一些结果
• 程序：
  • 单纯的一些文件，仅仅是一些代码，
    不运行将一点意义都没有

进程的创建

• 首先，知道进程肯定是操作系统来创建的
• 系统初始化
• 查看进程linux中用ps命令，windows中用任务管理器，前台进程负责与用户交互，后台运行的进程与用户无关，运行在后台并且只在需要时才唤醒的进程，称为守护进程，如电子邮件、web页面、新闻、打印
• 一个进程在运行过程中开启了子进程
  • 如nginx开启多进程，os.fork,subprocess.Popen等
• 用户的交互式请求，而创建一个新进程
  • 如用户双击暴风影音
• 一个批处理作业的初始化
  • 只在大型机的批处理系统中应用
• 新进程的创建都是由一个已经存在的进程执行了一个
  用于创建进程的系统调用而创建的

不同操作系统中对进程的创建

• 在UNIX中该系统调用是：fork
  • fork会创建一个与父进程一模一样的副本，二者有相同的存储映像、同样的环境字符串和同样的打开文件
  • 在shell解释器进程中，执行一个命令就会创建一个子进程
• 在windows中该系统调用是：CreateProcess
  • CreateProcess既处理进程的创建，也负责把正确的程序装入新进程。

进程的状态

运行态

• 进程占用处理器资源
• 处于此状态的进程的数目小于等于处理器的数目

阻塞态

• 由于进程等待某种条件（如I/O操作或进程同步）
• 在条件满足之前无法继续执行
• 该事件发生前即使把处理器资源分配给该进程，也无法运行

就绪态

• 进程已获得除处理器外的所需资源，等待分配处理器资源，只要分配了处理器进程就可执行
• 就绪进程可以按多个优先级来划分队列

进程的退出

自愿

• 正常退出
  • 用户点击交互式页面的叉号
  • 程序执行完毕调用发起系统调用正常退出
  • 在linux中用exit
  • 在windows中用ExitProcess
• 出错退出
  • python a.py中a.py不存在

非自愿

• 被其他进程杀死
  • 执行非法指令
• 严重错误
  • 如kill -9

mutiprocess

开启子进程的方式一

• 使用函数
• Process(target = 函数名, args = ([参数1,[参数2,]])

开启子进程的方式二

• 使用类
• class A（Process）：
  A().start()

僵尸进程和孤儿进程

僵尸进程

• 程序执行完但是pid和运行时的状态还存在
• 死而不僵

孤儿进程

• 父进程死了，子进程还活着

三种情况

• 父进程等着所有的子进程都运行结束，进行同一的资源回收
  • 无害
• 父进程死了，子进程将由init进程接管并回收
  • 无害
• 父进程一直不死，开辟了大量的子进程，占用了大量的pid
  • 有害
  • 解决方案：杀死父进程

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