进程;进程相关命令;进程创建与消亡;相关函数接口
创始人
2024-09-25 15:53:46
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1.进程:
    程序:保存在磁盘空间中的的一段代码的集合,死的
    进程:是一个程序动态执行的过程,包括进程的创建、调度和消亡的过程

2.进程相关的命令
    PID:进程的标识符(进程的ID) 
    PPID:父进程的ID号    
    
    1.top
      根据CPU占用率查看进程信息 
      q退出 

    2.ps -ef 
      查看当前所有进程的信息 

      ps -ef | grep a.out 

    3.ps -aux 
      查看当前所有进程的信息

      ps -aux | grep a.out

    4.kill
      向进程发送信号,并让进程结束 
      
      kill -l 
      查看信号的类型 

      kill -信号名/信号编号 进程ID
      kill -9 进程ID 

      killall -信号名/信号编号 进程名 

    5.后台运行代码:
        ./a.out & 
    
    6.jobs 
      查看后台执行的任务

    7.fg 任务编号
      将任务编号对应的后台任务放到前台执行 

    8.nice 
        nice -n 10 ./a.out
        以10作为优先级运行a.out进程         在Linux系统中数字越小优先级越高

    9.renice
        renice -n 10 进程ID

    10.pstree
        查看进程的关系

3.进程的创建:
    32bit操作系统中,进程运行,操作系统开辟 0 - 4G虚拟内存空间
    虚拟内存空间分为:
        用户空间:
            1.文本段:文本区 存放代码、指令
            2.数据段:数据区 存放全局变量、静态变量、常量
            3.系统数据段:堆、栈 

        内核空间:
            1.用户无法访问内核空间,通过信号、系统调用实现用户层和内核层的交互 

    实际物理内存空间:
        MMU内存映射单元实现虚拟地址和物理地址间的映射关系

    两个进程所占虚拟内存空间并不是 8 G,而是 4 G,两个进程分时共用同一空间
    两个进程物理内存空间是独立的,进程1和进程2空间独立

    结论:
        进程的空间是独立的,但是两个进程并不是8G

4.进程的调度:
    进程调度算法:
        1.先来先执行,后来后执行
        2.高优先级调度算法
        3.时间片轮转调度算法   
        4.抢占式调度算法 
        5.多级反馈队列调度算法

    时间片:
        CPU在一个进程任务中执行的时间称为时间片
    
    宏观并行、微观串行

    进程的状态:
        1.运行态、就绪态:  R
            运行态:正在被CPU执行的进程任务
            就绪态:正在执行的任务,但由于CPU调度还没有被调度到

        2.可唤醒等待态:    S
            睡眠态
            由于缺少资源导致程序阻塞的状态,当拿到资源后,继续向下执行

        3.不可唤醒等待态:  D
            不想被CPU任务调度打断 

        4.暂停态            T 
            用户主动让进程任务暂停(挂起)状态

        5.僵尸态            Z
            进程任务结束了,但空间没有被回收

        6.结束态             X  
            进程任务执行完了,空间也被回收了

5.进程相关的函数接口:
    1.fork 
       pid_t fork(void);
       功能:
           创建一个子进程
       参数:
            void 缺省
       返回值:
           创建失败返回-1 
           成功父进程中返回创建的子进程的PID
           子进程中返回0 

        写时拷贝:fork创建子进程,子进程拷贝父进程中的数据,如果只是读取时不会为子进程单独生成空间,只有做写入操作时,才会
                 为子进程开辟独立空间,提高进程创建的效率

#include "../head.h"  int main(void) {     pid_t pid1;     pid_t pid2;      pid1 = fork();     if (-1 == pid1)     {         perror("fail to fork");         return -1;     }      if (0 == pid1)     {         printf("子进程1 PID:%d 父进程 PPID:%d\n", getpid(), getppid());     }     else if (pid1 > 0)     {         pid2 = fork();         if (-1 == pid2)         {             perror("fail to fork");             return -1;         }         if (0 == pid2)         {             printf("子进程2 PID:%d 父进程 PPID:%d\n", getpid(), getppid());         }         else if (pid2 > 0)         {             printf("父进程 PID:%d 子进程1PID:%d 子进程2PID:%d\n", getpid(), pid1, pid2);         }     }      while (1)     {              }      return 0; }


    2.getpid
      pid_t getpid(void);
      功能:
           获取进程的PID

    3.getppid  
      pid_t getppid(void);  
      功能:
           获得父进程的PID 

练习:
    编写一个代码实现,一个父进程创建2个子进程,
    父进程中打印自己的PID和两个子进程的PID 
    子进程中打印自己的PID和父进程的PID

#include "../head.h"  int main() {     pid_t pid = 0;     pid = fork();     if (-1 == pid)     {         return -1;     }     if (0 == pid)     {         printf("==========================\n");         printf("子进程pid:%d,父进程pid:%d\n",getpid(),getppid());     }     if (pid > 0)     {         pid_t ppid = 0;         ppid = fork();         if (-1 == ppid)         {             return -1;         }         if (0 == ppid)         {             printf("===========================\n");             printf("子进程pid:%d,父进程pid:%d\n",getpid(),getppid());         }         if (ppid > 0)         {             printf("进程:%d,子进程1pid:%d,子进程2pid:%d\n",getpid(),pid,ppid);         }     }     while (1)     {              }     return 0; }


    2.exit
      void exit(int status);
      功能:
            进程结束 
      参数:
            status:进程结束的状态码
      返回值:
            缺省

      主函数中使用exit等价于return 

#include "../head.h"  int main(void) {     pid_t pid;      pid = fork();     if (-1 == pid)     {         perror("fail to fork");         return -1;     }     if (0 == pid)     {         printf("我要结束了!");         //exit(0);         _exit(0);     }     else if (pid > 0)     {              }      while (1)     {      }      return 0; }


    3._exit 
       void _exit(int status);
       功能:
            立即结束进程任务
exit()与_exit()函数最大的区别在于:

exit()函数在调用exit系统之前要检查文件的打开情况,把文件缓冲区的内容写回文件。

如果用_exit()函数直接将进程关闭,缓冲区的数据将会丢失。


6.进程消亡:
    僵尸态:进程代码执行结束,空间没有被回收

    僵尸进程产生原因:
        1.子进程任务结束,空间没有被回收,该进程成为僵尸进程

    如何避免产生僵尸进程:
        1.让父进程先结束,子进程再结束,子进程不会变成僵尸进程
        2.子进程结束,父进程回收子进程空间,子进程不会变成僵尸进程

    孤儿进程:
        父进程先结束,子进程成为孤儿进程,被init进程(1号)进程收养,子进程结束,init系统进程自动回收进程空间

7.wait
    pid_t wait(int *wstatus);
    功能:
        等待子进程结束,回收子进程空间
    参数:
        wstatu s:存放子进程结束的状态码空间首地址
    返回值:
        成功返回子进程的PID
        失败返回-1

    注意:
        wait具有阻塞功能,如果子进程先结束,wait会不阻塞直接回收
                        如果子进程没结束,wait会阻塞直到子进程结束回收子进程空间

#include "../head.h"  int main(void) {     pid_t pid;     pid_t ret;     int status;      pid = fork();     if (-1 == pid)     {         perror("fail to fork");         return -1;     }     if (0 == pid)     {         printf("子进程(PID:%d)开始执行\n", getpid());         sleep(10);         printf("我要结束了!\n");         exit(10);     }     else if (pid > 0)     {         printf("父进程(PID:%d)开始执行\n", getpid());         ret = wait(&status);         printf("已经回收到子进程(PID:%d)空间了\n", ret);         if (WIFEXITED(status))         {             printf("子进程正常结束, 值为:%d\n", WEXITSTATUS(status));         }         else if (WIFSIGNALED(status))         {             printf("子进程被 %d 号信号杀死\n", WTERMSIG(status));         }     }      return 0; }


     WIFEXITED(wstatus):判断子进程是否正常结束
     WEXITSTATUS(wstatus):获取子进程正常结束的状态码
     WIFSIGNALED(wstatus):判断子进程是否被信号打断结束
     WTERMSIG(wstatus):获取子进程被信号打断结束的状态码

     wait可以实现同步功能。
     

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