进程的理解

一、操作系统(Operator System)

概念

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统 (OS) 。笼统的理解，操作系统包括：

内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）

其他程序（例如函数库， shell 程序等等）

设计OS的目的

与硬件交互，管理所有的软硬件资源

为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境

定位

在整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位是： 一款纯正的 “ 搞管理 ” 的软件

如何理解 "管理"

管理的例子

描述被管理对象

组织被管理对象

总结

计算机管理硬件

1. 描述起来，用 struct 结构体

2. 组织起来，用链表或其他高效的数据结构

系统调用和库函数概念

在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用，这部分

由操作系统提供的接口，叫做系统调用。

系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部分系统

调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。

承上启下

那在还没有学习进程之前，就问大家，操作系统是怎么管理进行进程管理的呢？很简单，先把进程描述起来，再把

进程组织起来！

二、进程

基本概念

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。

描述进程-PCB

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。

课本上称之为 PCB （ process control block ）， Linux 操作系统下的 PCB 是 : task_struct

task_struct-PCB的一种

在 Linux 中描述进程的结构体叫做 task_struct 。

task_struct 是 Linux 内核的一种数据结构，它会被装载到 RAM( 内存 ) 里并且包含着进程的信息。

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

组织进程

可以在内核源代码里找到它。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。

查看进程

进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看

如：要获取 PID 为 1 的进程信息，你需要查看 /proc/1 这个文件夹

通过系统调用获取进程标示符

进程 id （ PID ）

父进程 id （ PPID ）

通过系统调用创建进程-fork初识

运行 man fork 认识 fork

fork 有两个返回值

父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份（采用写时拷贝）

三、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。

Z(zombie)- 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

僵尸进程危害

进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关心它的进程（父进程），你交给我的任务，我办的怎

么样了。可父进程如果一直不读取，那子进程就一直处于 Z 状态？是的！

维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在 task_struct(PCB) 中，换句话

说， Z 状态一直不退出， PCB 一直都要维护？是的！

那一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，是不是就会造成内存资源的浪费？是的！因为数据结构

对象本身就要占用内存，想想 C 中定义一个结构体变量（对象），是要在内存的某个位置进行开辟空

间！

内存泄漏 ? 是的！

如何避免？后面讲

进程状态总结

至此，值得关注的进程状态全部讲解完成，下面来认识另一种进程

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 ”

孤儿进程被 1 号 init 进程领养，当然要有 init 进程回收喽。