操作系统对进程的管理方式、僵尸进程和孤儿进程

我们在上篇博客中提到了进程的概念，进程是运行中的程序(磁盘上的二进制文件)。今天我们来谈一下操作系统对进程的管理方式。

进程控制块(PCB)：用来标识一个进程的，它包含了该进程的各个信息。它是task_struct这个结构体。

进程的控制符：全称为Process Identifier，就是标识进程唯一的身份标识，所以也成为进程标识符。

进程控制符有pid和ppid两种，pid表示进程的id，而ppid表示父进程的id。

其中每个进程都有非负的整数来表示唯一的进程ID，当一个进程终止后，其进程的ID就又可以被其他进程进行使用。
 

在Lunix系统中，使用一种数据结构—进程控制块（pcb）来标记进程，pcb是进程存在的唯一标志。
进程控制块保存进程状态、进程性质(如优先程度)、与进程有关的控制信息(如参数、信号量和消息等)、相应队列和现场保护区域等。进程控制块随着进程的建立而产生，随着进程的完成而撤消，它是操作系统核心中最主要的数据结构之一，它既是进程存在的标志和调度的依据，又是进程可以被打断并能恢复运行的基础。操作系统核心通过pcb管理进程，一般pcb是常驻内存的，尤其是调度信息必须常驻内存。
在操作系统中有许多进程，它们对应着不同的或相同的程序，竞争地使用着系统的资源。进程管理就会涉及到进程控制、队列管理和进程调度等问题。
进程的生命过程从它被创建时开始，直至任务终止而撤消，其间会经历各种状态的转换，它们都是在操作系统控制下完成的。操作系统提供了对进程的基本操作，也称为原语。这些原语包括创建原语、阻塞原语、终止原语、优先级原语和调度原语。
进程调度又称为处理器调度，它的主要功能是确定在什么时候分派处理器，并确定分给哪一个进程。在分时系统中，一般有一个确定的时间单位(时间片)。当一进程用完一个时间单位时，就发生进程调度，即让正在运行的进程改变状态并转入就绪队列的队尾，再由调度原语将绪队列的首进程取出，投入运行。
进程调度的方法基本上分为两类：非剥夺调度与剥夺调度。所谓非剥夺调度是指一旦某个作业或进程占有了处理器，别的进程就不能把处理器从这个进程手中夺走；相反，如果别的进程可将处理器从这个进程手中夺走则是剥夺调度。
进程调度的算法采用服务于系统目标的策略，对于不同的系统与系统目标，常采用不同的调度算法，如先来先服务、优先数调度和轮转法等。

进程的创建：

在Linux中创建进程用fork()函数：

fork()函数

头文件   #include

函数原型：pid_t fork(void);

作用：一个现有的进程调用fork函数可以创建一个子进程

调用一次将返回两次：子进程成功返回0，出错会返回-1，父进程返回子进程的PID，

说明：子进程是父进程的副本。

注意：父进程不共享存储空间的部分，但是共享正文段

这里用到了写实拷贝，当父进程或者子进程进行修改的时候，内核只为要修改的区域的地方的内存制作一个副本。
 

父进程和子进程的一些区别:

1、fork()的返回值的不同，子进程返回0；父进程返回子进程的PID
2、进程的ID不同，其各自的父进程的ID不同

3、子进程的tms_utime,tms_stime,tms_cutime和tms_ustime均被设置为0

4、父进程的文件锁，不会被子进程继承

5、子进程的未处理闹钟会被清理

6、子进程的未处理信号集被设置为空值

7、父进程和子进程有独立的地址空间和PID参数

什么是僵尸进程？

一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程并没有调用wait或waitpid获取子进程的退出状态信息，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死进程。

危害：如果进程不调用wait / waitpid的话， 那么保留的那段信息就不会释放，其进程号就会一直被占用，但是系统所能使用的进程号是有限的，如果大量的产生僵死进程，将因为没有可用的进程号而导致系统不能产生新的进程. 此即为僵尸进程的危害，应当避免。

解决办法：

1）通过信号机制 

　　子进程退出时向父进程发送SIGCHILD信号，父进程处理SIGCHILD信号。在信号处理函数中调用wait进行处理僵尸进程。

2）fork两次
　　《Unix 环境高级编程》8.6节说的非常详细。原理是将子进程变成为孤儿进程，从而其的父进程变为init进程，通过init进程可以处理僵尸进程。

什么是孤儿进程？

一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。

以上就是我操作系统对进程的管理、僵尸进程、僵尸进程的处理方法和危害以及孤儿进程的讨论，望各位同仁进行指正！！！