Linux —— 进程管理

目录

一，进程介绍

二，进程使用

进程查看

通过系统调用获取进程标识符

通过系统调用创建进程 fork

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一，进程介绍

        进程是正在执行的程序或命令，每个进程都是一个运行的实体或程序的执行实例，有自己的地址空间，并占用一定系统资源；从内核视角来看，是担当分配系统资源（CPU时间、内存）的实体；

• 即在操作系统中，所有可执行的程序或命令都会产生进程（如简单的命令ls、touch等，执行完即结束，如httpd启动后就一直驻留在系统中的常驻内存进程）；
• 程序在执行时，执行者的权限和属性均会载入内存，操作系统会对进程分配一个ID，称为进程ID（即PID）；
• 进程可以产生新的进程，称此进程为父进程，新进程为子进程，如bash中执行的ls、touch等命令（bash父进程、ls/touch子进程）；即子进程是依赖父进程产生的，若无父进程，子进程也就不存在；

进程控制块 PCB

        操作系统负责管理所有进程，包括进程的创建和消亡、进程状态的转换，及分配和回收进程所需的资源等；为了描述控制进程的运行，系统中存放进程的管理和控制信息的数据结构称为进程控制块（PCB Process Control Block）；

• PBC是进程实体的一部分，是操作系统中最重要的记录性数据结构；
• PBC是进程管理和控制的最重要的数据结构，每一个进程均有一个PCB，在创建进程时，建立PCB，伴随进程运行的全过程，直到进程撤消而撤消；

        操作系统创建进程时，会额外申请一块内存（即进程控制块），用于存储、管理和控制进程的信息；由操作系统负责管理和维护，进程和进程控制块数量是对应的；Linux系统的PCB/task_struct；

• task_struct（PCB的一种），描述进程的结构体；
• task_struct 是Linux内核的一种数据结构，会被载入到内存并包含进程信息；
• 运行在系统里的进程，都是以task_struct链表形式存在于内核内；对进程的管理，即是对此链表的增删查改；

task_struct 内容

• 标识符，描述进程的唯一标识符，区别其他进程；
• 状态，任务状态、退出代码、退出信息等；
• 优先级，相当于其他进程的优先级；
• 程序计数器，即将被执行下一指令的地址；
• 内存指针，包括程序代码和进程相关数据的指针，及与其他进程共享的内存块指针；
• 上下文数据，进程执行时寄存器中的数据；
• I/O状态信息，包括显式的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，使用时钟数总和，时间限制，记账号等；
• 其他信息；

注：管理的本质是先描述在组织；进程 = 程序 + PCB；

二，进程使用

        进程查看、系统调用获取标识符及创建子进程；

进程查看

• 进程信息存于 /proc 文件夹，可通过此文件夹查看；

[wz@192 ~]$ ll /proc
total 0
dr-xr-xr-x.  9 root           root                         0 7月   9 06:35 1
dr-xr-xr-x.  9 root           root                         0 7月   9 06:35 10
dr-xr-xr-x.  9 root           root                         0 7月   9 06:35 11
dr-xr-xr-x.  9 root           root                         0 7月   9 06:35 1180
dr-xr-xr-x.  9 root           root                         0 7月   9 06:35 1182
dr-xr-xr-x.  9 root           root                         0 7月   9 06:35 1183
dr-xr-xr-x.  9 root           root                         0 7月   9 06:35 1187
dr-xr-xr-x.  9 root           root                         0 7月   9 06:35 1193
dr-xr-xr-x.  9 root           root                         0 7月   9 06:35 12
...

[wz@192 Desktop]$ ll /proc/59017
total 0
dr-xr-xr-x. 2 wz wz 0 7月  12 09:17 attr
-rw-r--r--. 1 wz wz 0 7月  12 09:17 autogroup
-r--------. 1 wz wz 0 7月  12 09:17 auxv
-r--r--r--. 1 wz wz 0 7月  12 09:17 cgroup
--w-------. 1 wz wz 0 7月  12 09:17 clear_refs
-r--r--r--. 1 wz wz 0 7月  12 06:32 cmdline
-rw-r--r--. 1 wz wz 0 7月  12 09:17 comm
-rw-r--r--. 1 wz wz 0 7月  12 09:17 coredump_filter
-r--r--r--. 1 wz wz 0 7月  12 09:17 cpuset
lrwxrwxrwx. 1 wz wz 0 7月  12 09:17 cwd -> /home/wz/Desktop
-r--------. 1 wz wz 0 7月  12 09:17 environ
lrwxrwxrwx. 1 wz wz 0 7月  12 06:32 exe -> /usr/bin/bash

• 可通过命令top、ps，来查看大多数进程信息；

[wz@192 Desktop]$ ps axj | head -1 && ps axj | grep bash
  PPID    PID   PGID    SID TTY       TPGID STAT   UID   TIME COMMAND
     1    781    765    765 ?            -1 S        0   0:17 /bin/bash /usr/sbin/ksmtuned
  2107   2244   2244   2244 ?            -1 Ss    1000   0:02 /usr/bin/ssh-agent /bin/sh -c exec -l /bin/bash -c "env GNOME_SHELL_SESSION_MODE=classic gnome-session --session gnome-classic"
 59010  59017  59017  59017 pts/0     61546 Ss    1000   0:00 bash
 59017  61547  61546  59017 pts/0     61546 S+    1000   0:00 grep --color=auto bash

通过系统调用获取进程标识符

• 进程id为PID；
• 父进程id为PPID；

#include 
#include 
#include 
int main()
{
    printf("pid: %d\n", getpid());
    printf("ppid: %d\n", getppid());
    return 0;
}

通过系统调用创建进程 fork

        fork() 通过复制正在调用的进程，来创建新进程；新进程将作为子进程，是父进程的完全副本；

• fork有两个返回值；
• 子进程有自己唯一进程ID（PID）；
• 父子进程代码共享，数据各自开辟空间，采用写实拷贝；

#include 
#include 
#include 
int main()
{
    int ret = fork();
    printf("hello proc : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);
    sleep(1);
    return 0;
}

• fork通常使用if进行分流；

#include 
#include 
#include 
int main()
{
    int ret = fork();
    if(ret < 0){
        perror("fork");
        return 1;
    }
    else if(ret == 0)
    { 
        printf("I am child : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret); //child
    }
    else
    { 
        printf("I am father : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret); //father
    }
    sleep(1);
    return 0;
}