Linux——进程

什么是进程？

课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等。
内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

操作系统是如何管理进程的？

先描述再组织。
描述：用名为PCB（process control block）的struck结构体记录进程的基本信息，在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。
组织：用如链表的的数据结构组织起来。

task_ struct内容分类？

标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
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[休学例子，要加图CPU，寄存器]。
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。
其他信息

如何在Linux中，查看进程？

1. ps命令：用于显示当前进程的状态信息，包括进程ID、进程名、CPU使用率、内存使用率等。
   常用选项：

• ps -ef：显示所有进程的详细信息。
• ps -aux：显示所有进程的详细信息，包括僵尸进程。

2. top命令：用于实时监控系统进程的状态信息，包括CPU使用率、内存使用率、进程ID、进程名等。
   常用选项：

• top -c：显示完整的命令行信息。
• top -u username：显示指定用户的进程信息。

如何在Linux中，快速查找到指定的进程？

（基础指令部分，偏离主题）

在查看进程的命令基础上，用其他指令辅助。

管道：在Linux中，管道（Pipe）是一种特殊的文件，用于将一个命令的输出作为另一个命令的输入。管道可以将多个命令连接起来，形成一个管道链，使得每个命令只需要处理自己的输入和输出，而不需要关心前面或后面的命令。

管道的符号为“|”，它将前一个命令的输出传递给后一个命令的输入。例如，下面的命令将列出当前目录下的所有文件，并将结果通过管道传递给grep命令，用于查找包含“test”的文件名：

ls | grep test

管道可以连接任意数量的命令，例如：

ls | grep test | wc -l

这个命令将列出当前目录下包含“test”的文件，并统计它们的数量。
需要注意的是，管道连接的命令必须能够处理标准输入和标准输出。如果其中一个命令不能处理标准输入或标准输出，那么管道将无法正常工作。

grep 命令：

 grep [选项] 搜寻字符串 文件

功能： 在文件中搜索字符串，将找到的行打印出来
常用选项：
-i ：忽略大小写的不同，所以大小写视为相同
-n ：顺便输出行号
-v ：反向选择，亦即显示出没有 ‘搜寻字符串’ 内容的那一行

理解所查出进程内容的含义

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
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 和 NI 关联。
PRI也还是比较好理解的，即进程的优先级，或者通俗点说就是程序被CPU执行的先后顺序，此值越小进程的优先级别越高。那NI呢?就是我们所要说的nice值了，其表示进程可被执行的优先级的修正数值，PRI值越小越快被执行，那么加入nice值后，将会使得PRI变为：PRI(new)=PRI(old)+nice
这样，当nice值为负值的时候，那么该程序将会优先级值将变小，即其优先级会变高，则其越快被执行，所以，调整进程优先级，在Linux下，就是调整进程nice值，nice其取值范围是-20至19，一共40个级别。
PRI 和 NI 区别
需要强调一点的是，进程的nice值不是进程的优先级，他们不是一个概念，但是进程nice值会影响到进程的优先级变化。可以理解nice值是进程优先级的修正修正数据

用top命令更改已存在进程的nice：
top
进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值

STAT下为进程状态：
R运行状态（running）: 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。
S睡眠状态（sleeping): 意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠（interruptible sleep））。
D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的
进程通常会等待IO的结束。
T停止状态（stopped）： 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可
以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。

什么是僵尸进程？

僵死状态（Zombies）是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程（使用wait()系统调用,后面讲）
没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程
僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。
所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入Z状态

什么是孤儿进程？

孤儿进程
父进程如果提前退出，那么子进程后退出，进入Z之后，那该如何处理呢？
父进程先退出，子进程就称之为“孤儿进程”
孤儿进程会被进程1回收，也就是操作系统回收

frok()函数 与 子进程

fork() 函数可以创建子进程。
在Linux中，fork()是一个系统调用，用于创建一个新的进程，该进程是调用进程的副本，相对于创建新进程的进程，该进程被称为子进程。
在vim中，fork()函数通常用于创建一个新的进程来执行外部命令。fork()函数的返回值是一个整数，它有以下三种可能的值：
如果返回值是-1，表示创建新进程失败。
如果返回值是0，表示当前进程是新进程的子进程。
如果返回值是一个正整数，表示当前进程是新进程的父进程，返回值是新进程的进程ID。

什么是进程优先级？

cpu资源分配的先后顺序，就是指进程的优先权（priority）。优先权高的进程有优先执行权利。配置进程优先权对多任务环境的linux很有用，可以改善系统性能。还可以把进程运行到指定的CPU上，这样一来，把不重要的进程安排到某个CPU，可以大大改善系统整体性能，

进程的其他概念

竞争性: 系统进程数目众多，而CPU资源只有少量，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便具有了优先级
独立性: 多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰
并行: 多个进程在多个CPU下分别，同时进行运行，这称之为并行
并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发