Linux系统进程与进程间通信

      Linux是一个多用户、多任务的操作系统，支持多个进程同时运行。进程是Linux系统中的基本单元，它们负责执行各种任务，如网页浏览、文件下载、程序运行等。在Linux中，进程是由一个或多个线程组成的，线程是进程的基本执行单元。   

一.进程基础

        进程指正在运行的程序，如下图示，是资源分配的最小单位，可以通过“ps ”或“ top ”等命令查看正 在运行的进程，线程是系统的最小调度单位，一个进程可以拥有多个线程，同一进程里的线程可以共享此 进程的同一资源。

 

每个进程都有一个唯一的标识符，既进程 ID ，简称 pid 进程间的通信的几种方法？

        1. 管道通信：有名管道，无名管道

        2 .信号通信：信号的发送，信号的接受，信号的处理

        3 .IPC 通信：共享内存，消息队列，信号灯

        4 .Socket 通信

进程的三种基本状态以及转换 :

 

 

二.进程创建 

        所有的进程都是由其他进程创建（除了 pid 为 0 号的 idle 进程）， pid 号为 1 的 init 进程是系统启动后 运行的第一个进程，是所有进程的父进程，init 进程会初始化一部分系统服务，创建其他进程。

        创建新进程的那个进程称为父进程，新进程称为子进程，父进程和子进程拥有相同的代码段数据段，有各自独立的地址空间。采用写时拷贝技术，即创建的新进程不会立即把父进程的资源空间复制过来，只有在修改时才会复制资源，另外父进程挂起的信号和文件锁不会被子进程继承。子进程结束后，它的父进程要回收它的资源，否则就会成为僵尸进程 。如果父进程先结束，子进程会被 init 进程收养，称为孤儿进程。

 

 （1）fork()函数

        用于创建一个与父进程完全相同的子进程。子进程是父进程的副本，拥有自己的地址空间、文件描述符和资源，但共享父进程的部分信息，如打开的文件描述符、环境变量等。fork()函数的原型是pid_t fork(void);，它返回两次，一次在父进程中返回子进程的PID，一次在子进程中返回0。

 （2）父进程中创建一个子进程

         1.代码

#include 
#include 
int main(void)
{
    pid_t pid;
    pid = fork();
    if (pid < 0){
        printf("fork is error \n");
        return -1;
    }
    //父进程
    if (pid > 0)
    {
        printf("This is parent,parent pid is %d\n", getpid());
    }
    //子进程
    if (pid == 0)
    {
        printf("This is child,child pid is %d,parent pid is %d\n", getpid(), getppid());
    }
    return 0;
}

        2.结果打印

 

三.exec()函数

        在当前进程中执行一个新的程序。它会替换当前进程的代码和数据段，但保留原有的堆和栈。exec()函数的原型是int exec(const char *path, char *const argv[]);，它用于执行一个新的程序。参数path指定要执行的程序路径，参数argv是一个指向字符指针数组的指针，用于传递给新程序的参数。

（1）代码

#include   
#include   
  
int main() {  
    char *argv[] = {"ls", "-l", NULL};  
    exec("ls", argv);  
    return 0;  
}

  exec()函数执行了ls命令，并传递了一个参数-l。

四.ps 和 kill 命令       

        ps 命令 ： ps 命令可以列出系统中当前运行的那些进程。

                        命令格式：ps [参数]

                        命令功能：用来显示当前进程的状态

                        常用参数： aux

        kill 命令 ： kill 命令用来杀死进程

                        举例：kill -9(SIGKILL) PID

        进程的状态

                        D: 无法中断的休眠状态 (通常 IO 的进程 )

                        R: 正在执行中

                        S: 静止状态

                        T: 暂停执行

                        Z: 不存在但暂时无法消除

                        W: 没有足够的记忆体分页可分配

                        <: 高优先序的行程

                        N: 低优先序的行程

                        L: 有记忆体分页分配并锁在记忆体内 (实时系统或捱 A I/O)

                        如下所示，使用命令“ ps aux | grep a.out ”查找到 ./a.out 的进程号为 3179 ，然后输入“ kill -9 3179 ”结 束此进程，

        完成后再次输入查找命令“ps aux | grep a.out”，没有发现 3179 号进程。