一、进程概要

1、基本概念

1）进程：是程序动态执行的过程，包括创建、调度、消亡

2）程序：存放在外存中的一段数据的集合

2、进程的创建

1）进程空间分布：

• 每个进程运行起来后，操作系统开辟 0 - 4G虚拟内存空间
• 进程空间：用户空间 + 内核空间（不允许用户访问）
• 用户空间：文本段（文本区） + 数据段（数据区） + 系统数据段（堆区、栈区）
  • 文本段：存放代码和指令
  • 数据段：字符串常量、已初始化全局变量/静态变量、未初始化全局变量/静态变量
    • 数据区存放数据特点：
      • 未经初始化值为0值
      • 编译时开辟空间
      • 程序结束时回收空间
  • 系统数据段：堆区（malloc空间）、栈区（局部变量、函数运行）
    • 堆区存放数据特点：
      • malloc申请堆区空间
      • free释放堆区空间
      • 注意：避免产生内存泄露
    • 栈区存放数据特点
      • 未经初始化值为随机值
      • 执行到变量定义开辟内存空间
      • 超过变量作用域回收变量空间

2） 虚拟地址和物理地址：

• 虚拟地址：
  • 所有能够被用户看到的地址均为虚拟地址，表示用户可以寻址的范围
• 物理地址：
  • 内存存放数据对应的实际硬件物理地址
• MMU:
  • 实际地址和物理地址之间的映射由内存映射单元（MMU）完成

3）多进程存储：

• 存储方式：
  • 多个进程空间在操作系统中存储时，空间是独立的（物理地址是独立的）
  • 多个进程在操作系统中共用同一个虚拟内存空间（虚拟地址是共享的）

4）多进程的调度：

• 常见的进程调度算法：
  • 先来先执行，后来后执行
  • 高优先级调度算法
  • 时间片轮转调度算法
• 多进程调度本质：
  • 宏观并行，微观串行
  • 宏观分析：一个CPU同时执行多个进程任务
  • 微观分析：一个CPU在多个任务中高速切换保障多任务执行

5）进程的状态

二、进程相关命令

1、top

2、ps -ef

3、ps -aux

• 后台执行进程任务
  • 示例：./a.out &
  • 功能：后台执行a.out进程

4、jobs

5、fg

6、nice/renice

7、kill/killall

三、进程相关函数接口

1、fork

注意：

• 子进程拷贝父进程文本段、数据段、系统数据段
• 父进程与子进程空间独立，同一份代码中的变量和数据都会在父子进程中各有一份，父子进程
• 修改自己空间的数据不会影响对方的空间
• 进程的PID不一样
• fork的返回值不一样，父进程中返回子进程的PID，子进程中返回0
• PID：一定是 > 0

2、getpid和getppid

3、exit与_exit

• 注意：
  • 在主函数中调用exit和return功能保持一致
  • return在函数内部将结束该函数
  • exit在函数内部会将进程结束
  • exit会在结束前刷新缓存区
  • _exit不会刷新缓存区

4、进程回收

1）wait

• 注意：
  • wait具有阻塞等待功能，等到有子进程结束才会回收子进程继续向下执行
  • wait可以实现   [父子进程默认多任务异步（无法判断个自执行多少进程）]
    • 多任务同步（进程任务对齐颗粒度-同时）

- 能让先执行子进程，再执行父进程

2）waitpid

• 注意：
• waitpid可以非阻塞回收子进程空间
• waitpid可以回收指定子进程空间

5、进程消亡

1）僵尸进程：

• 孤儿进程：
  • 父进程先结束，子进程会成为孤儿进程，被init进程收养
• 僵尸进程：
  • 是每个进程结束必然会经历的阶段
  • 产生原因：
    • 子进程结束后，父进程没有回收子进程空间，导致进程执行结束，空间依然被占用的状态，称为僵尸进程
  • 避免产生僵尸进程
  • 父进程先结束，子进程会成为孤儿进程，孤儿进程被init进程收养，子进程再结束，init进程回收进程空间
  • 子进程结束，父进程回收子进程空间（waite），避免产生僵尸进程