Linux进程概论

进程：
在OS看来：程序的⼀一个执行实例。 正在执行的程序，能分配处理器并由处理器执⾏行的实体。
在内核看来：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。
进程的两个基本元素：进程代码和进程资源；
所有的进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性 的集合；

进程控制块（PCB）
组成成分：
1）进程标示符
（1）内部标示符 OS赋予，唯一的数字标示符
（2）外部标示符 创建者提供，字母+数字 包含父进程标示符，子进程标示符，还有用户标识
2）处理机状态
（1）通用寄存器 用户程序可访问，暂存信息，一般8~32个通用寄存器
（2）指令计数器 下一条指令的地址
（3）程序状态字PSW 含有状态信息条件码、执行方式、中断屏蔽标志
（4）用户栈指针 存放过程和系统调用参数及调用地址
3）进程调度信息
（1）进程状态 调度和对换的依据
（2）进程优先级
（3）其他信息 已等待CPU时间总和，已执行时间总和
（4）事件 阻塞原因
4）进程控制信息
（1）程序和数据地址
（2）进程同步和通信机制 消息队列指针，信号量
（3）资源清单 所需资源和已分配到的资源
（4）链接指针 进程队列下一个进程PCB的首地址
进程控制块的组织方式：
链接方式：把同一状态的PCB用其中的链接字接成一个队列，有就绪队列，若干个阻塞队列和空白队列
索引方式：根据所有进程的状态建立几张索引表

每个进程在内核中都有一个进程控制块(PCB)来维护进程相关的信息,
Linux内核的 进程控制块是task_struct结构体。
现在我们全面了解一下其中都有哪些信息。
在Linux中，这个结构叫做task_struct。

task_struct是Linux内核的⼀一种数据结构，它会被装载到RAM⾥里并且包含着进程的信息。
每个进程都把它的信息放在 task_struct 这个数据结构里，task_struct 包含了这些内容：
标示符 ：描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
进程ID : PID 父进程ID PPID
状态 ：任务状态，退出代码，退出信号等。
优先级 ：相对于其他进程的优先级。
程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址。
内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针。
上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据。
I／O状态信息：包括显示的I/O请求,分配给进程的I/O设备和被进程使用的文件列表。
记账信息：可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等。

保存进程信息的数据结构叫做 task_struct，并且可以在 include/linux/sched.h 里找到它。
所有运行在系统里的进程都以 task_struct 链表的形式存在内核里。
O(1) 现在操作系统管理进程都是用红黑树；
进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看。要获取PID为400的进程信息，你需要查看 /
proc/400 这个文件夹。大多数进程信息同样可以使用top和ps这些用户级工具来获取。

代码 + 数据 + PCB组成进程实体；
但是 创建进程实质就是创建 PCB
进程和程序的区别：
1、进程是动态的（可以被调度），程序是静态的（文件，由文件系统管理）；
2、

linux进程的几个状态

1. Linux进程状态：R run 运行状态 0 (TASK_RUNNING)，可执行状态&运行状态(在run_queue队列里的状态)
2. Linux进程状态：S 浅度睡眠 1 系统默认sleep (TASK_INTERRUPTIBLE)，可中断的睡眠状态, 可处理signal
3. Linux进程状态：D 深度睡眠 2 硬件交互I/O (TASK_UNINTERRUPTIBLE)，不可中断的睡眠状态,　可处理signal,　有延迟
4. Linux进程状态：T stop 状态 4 (TASK_STOPPED or TASK_TRACED)，暂停状态或跟踪状态,　不可处理signal,　因为根本没有时间片运行代码
5. Linux进程状态：Z 僵死状态 16(TASK_DEAD - EXIT_ZOMBIE)，退出状态，进程成为僵尸进程。不可被kill,　即不响应任务信号,　无法用SIGKILL杀死
   6 . linux进程状态 ： X 死亡状态： 32

微机进程状态：
新建状态：
就绪状态:
阻塞状态；
运行状态：
消亡状态：
挂起状态：

只能由 就绪切换到运行 ； 运行时间片用完切换到 就绪状态； 运行时 中断 请求I/O等 会进入阻塞状态；
请求I/O完成后 会从阻塞状态进入 就绪状态； 就绪状态的进程 形成就绪队列；

并发和并行的区别：
并发是
并行是多个CPU，

ps -l 可显示进程：

UID : 代表执行者的身份
PID : 代表这个进程的代号
PPID ：代表这个进程是由哪个进程发展衍生而来的，亦即父进程的代号
在shell上运行一个程序，因此shell程序的ppi的就是 shell ；
PRI ：代表这个进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行
NI ：代表这个进程的nice值
pri+nice最终决定进程的优先级

当进程执行时，它会被装载进虚拟内存，为程序变量分配空间，并把相关信息添到 task_struct里。
进程内存布局分为四个不同的段：
• 文本段，包含程序的源指令。
• 数据段，包含了静态变量。
• 堆，动态内存分区区域。
• 栈，动态增长与收缩的段，保存本地变量。
这里有两种创建进程的方法，fork()和execve()。它们都是系统调用，但它们的运行方式有点
不同。

要创建一个子进程可以执行fork()系统调用。然后子进程会得到父进程中数据段，栈段和
堆区域的一份拷贝。子进程独立可以修改这些内存段。但是文本段是父进程和子进程共享
的内存段，不能被子进程修改。
COW 写时拷贝，尝试写入才开辟新空间，
fork调用的一个奇妙之处就是它仅仅被调用一次，却能够返回两次，它可能有三种不同的返回值：
在父进程中，fork返回新创建子进程的进程PID；
在子进程中，fork返回0；
如果出现错误，fork返回一个负值。
fork完 要进行程序分流，要不然下面的代码会被两个进程执行；

如果使用execve()创建一个新进程。这个系统调用会销毁所有的内存段去重新创建一个新
的内存段。然而，execve( )需要一个可执行文件或者脚本作为参数，这和fork()有所不同。

注意，execve( )和fork( )创建的进程都是运行进程的子进程。

僵尸进程：一个子进程在其父进程没有调用wait()或waitpid()的情况下退出。这个子进程就
是僵尸进程。如果其父进程还存在而一直不调用wait，则该僵尸进程将无法回收，等到其父
进程退出后，该进程将被init回收。

进程位置：
程序转化为进程：
内核将程序读入内存；为程序分配空间；
内核为该进程分配PID; 把进程变成就绪状态，并加入就绪队列；
进程的内存映像 ： 内核在内存中如何存放可执行程序文件。
PCB是进程独有的，地址空间也是独有的；
地址空间是一个数据结构，是虚拟地址，通过页表（）+mmu（内存管理单元，硬件）映射到物理地址上；
地址空间从低地址到高地址，依次是 代码段，初始化的全局变量区，未初始化的全局变量区，堆（向上增长），栈（像下增长和堆反方向），命令行花环境； 堆一般挺小。栈能大一些 ；最后是命令行参数和环境变量；

进程看来，独立拥有整个内存空间。