进程

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??进程概念

进程是计算机系统中正在执行中的程序实例。它是操作系统对运行中程序的抽象表示。每个进程都有独立的内存空间和执行状态，可以包含一个或多个线程。

进程是计算机并发执行的基本单位。在多道程序设计环境中，操作系统通过调度算法将CPU时间片分配给不同的进程，使其交替执行，从而实现多个程序同时运行的效果。

每个进程具有以下特点：

1. 独立性：每个进程拥有独立的地址空间和资源（如内存、文件、设备等），彼此之间相互隔离。这样可以确保进程之间的数据不会相互干扰，提高系统的安全性和稳定性。

2. 并发性：操作系统通过调度算法，在有限的CPU资源上交替执行多个进程，使得它们看起来是同时进行的。通过并发执行，系统可以充分利用CPU的处理能力，提高整体的吞吐量。

3. 资源管理：操作系统负责为进程分配和管理资源，包括内存空间、文件描述符、I/O设备等。进程可以申请和释放资源，通过操作系统提供的接口与外部环境进行数据交换。

4. 线程支持：进程可以包含一个或多个线程，每个线程拥有独立的执行流和栈，但共享相同的内存空间和其他资源。线程之间的切换开销比进程小，可以更高效地实现并发执行和多任务处理。

5. 进程间通信：不同进程之间可以通过进程间通信（IPC）机制进行数据交换和协作。常见的IPC方式包括管道（pipe）、共享内存（shared memory）、消息传递（message passing）等。

通过进程的概念，操作系统能够对运行中的程序进行管理和调度，实现多个程序同时运行、资源共享和数据交互，保证系统的稳定性和效率。

??描述进程——PCB

进程有两种的理解概念：

• 课本概念：运行起来的程序/在内存中的程序
• 内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

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。

按照课本概念，进程是一个运行起来的程序/在内存中的程序，那么程序在哪呢？

程序存放在磁盘文件中。

当程序被加载时，实际上就是可执行程序被加载拷贝到内存当中，那么接下来的一步就是cpu执行该程序吗？
不，我们在学操作系统管理时，有一句名言：先描述，再组织
所以，我们需要对该进程，也就是这个程序先进行描述，才能去执行。

所以此时我们引入了一个新概念————PCB(process control block)进程控制块
PCB中存放着对该进程的属性，也存放着下一个进程的节点地址，于是就可以将多进程联系在一起，而后就可以对进程进行增删查改

struct PCB1
{
  //进程属性
  struct* PCB2;
}

所以运行一个进程的流程可以表示为如下这张图??。

PCB中主要有哪些信息

进程控制块（Process Control Block，PCB）是操作系统中用来描述和管理进程的数据结构。每个进程都对应一个唯一的PCB，PCB保存了进程的各种属性和状态信息。

PCB通常包含以下主要信息：

1. 进程标识符（Process Identifier，PID）：用于唯一标识每个进程的数字或字符串。

2. 程序计数器（Program Counter，PC）：记录当前进程正在执行的指令地址，即下一条将要执行的指令位置。

3. 寄存器集合：保存进程的所有寄存器值，包括通用寄存器、程序状态字（PSW）、堆栈指针等。这些寄存器值在进程切换后可以恢复到原来的状态。

4. 进程状态（Process State）：表示进程当前所处的状态，如运行态（Running）、就绪态（Ready）、阻塞态（Blocked）等。操作系统通过改变进程的状态来实现进程的调度和切换。

5. 程序和数据：保存进程的代码和数据，在内存中的位置信息。

6. 进程优先级（Priority）：用于调度算法确定进程获得CPU时间片的优先级。

7. 打开文件表（File Descriptor Table）：记录了进程打开的文件和相应的状态信息。

8. 内存管理信息：包括进程的内存分配情况、页表信息等。

9. 资源使用情况：记录了进程占用的各种系统资源，如内存、CPU时间、打开的文件数等。

PCB是操作系统管理和调度进程的重要数据结构。通过PCB，操作系统可以了解每个进程的状态、属性和所需资源，从而合理分配和管理系统资源。当操作系统进行进程切换时，PCB的信息将会被保存下来，以便下次恢复进程的执行状态。由于PCB保存了进程的全部信息，因此它也是进程在不同状态之间切换所必需的。

什么叫进程在排队？

在操作系统中，多个进程需要通过CPU时间片轮转的方式分享CPU资源。为了有效地利用CPU资源，操作系统会根据所采用的调度算法，将就绪状态的进程排队等待CPU运行。这种状态下的进程被称为“排队进程”。

当一个进程处于就绪状态时，表示它已经准备好执行，但还没有分配到CPU资源。此时，操作系统会将该进程放到就绪队列里，等待CPU调度器选择并将其调度至CPU上执行。在就绪队列中，进程按照一定的优先级、时间片、先来先服务等规则排队等待。

当一个进程获得CPU时间片并开始执行后，它就不再是排队进程，而是“运行进程”。一旦进程的时间片用完或者它主动放弃CPU，它就会重新回到就绪状态，重新加入就绪队列中排队等待。

需要注意的是，由于操作系统可能同时存在多个就绪状态的进程，因此在进行进程调度时，需要考虑进程的优先级、等待时间、资源占用情况等因素，以确保系统的公平性和稳定性。

就像打开网易云音乐，播放音乐时它在运行队列，不播放则在内存中等待。

linux下的PCB

+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。

在 Linux 操作系统中，进程控制块（Process Control Block，PCB）被称为任务结构（Task Structure）。它是描述和管理进程的数据结构，在内核中表示一个进程或线程的元信息。

Linux 的 PCB（Tasks Structure）包含了大量的信息，其中一些主要的字段包括：

1. 进程标识符（Process Identifier，PID）：用于唯一标识每个进程的数字或字符串。

2. 进程状态（Process State）：表示进程当前所处的状态，如运行态（Running）、就绪态（Ready）、睡眠态（Sleeping）、僵尸态（Zombie）等。

3. 描述符表（Descriptor Table）：记录了进程打开的文件、设备和网络连接等的相关信息。

4. 内存管理信息：包括虚拟地址空间的布局、页表信息、堆栈指针等。

5. 资源使用情况：记录了进程占用的各种系统资源，如内存、CPU时间、文件描述符等。

6. 优先级和调度信息：包括进程的优先级、时间片大小、调度策略等。

7. 程序计数器（Program Counter，PC）：记录当前进程正在执行的指令地址，即下一条将要执行的指令位置。

8. 寄存器集合：保存进程的所有寄存器值，包括通用寄存器、程序状态字（PSW）、堆栈指针等。

PCB 在 Linux 内核中起到了非常重要的作用，它包含了操作系统对进程进行调度、管理和切换所需的全部信息。通过访问和更新 PCB 中的字段，内核可以管理进程的状态转换、资源分配、调度切换等操作，从而实现多任务调度和并发执行。

??Linux下查看进程

ps指令

在 Linux 操作系统中，ps 是一个常用的命令行工具，用于查看当前系统中运行的进程信息。ps（process status）命令可以提供各种有关进程状态的信息。

以下是一些常用的ps命令选项：

• -e：显示所有进程，包括其他用户的进程。
• -f：显示完整的格式化输出，包括更详细的进程信息。
• -l：以长格式显示进程信息，包括更多列和详细的信息（如进程的会话 ID、终端号等）。
• -u <user>：显示指定用户的进程信息。
• -p <pid>：显示指定 PID 的进程信息。
• -a：显示当前终端下所有进程信息，包括其他用户的进程。
• j: 表示以作业控制格式显示输出，提供了更多的详细信息，包括进程的作业控制信息、会话 ID、终端号等。
• -x：显示没有控制终端的进程信息（守护进程）。
• -o <format>：自定义输出格式，指定要显示的字段。
• --sort <key>：按指定的键对进程进行排序显示。
• --forest：以树状结构显示进程之间的父子关系。
• -H：显示进程的层次结构。

这些选项可以组合使用，以便获得所需的进程信息。例如，ps -ef 可以显示所有进程的详细信息，ps aux 可以显示所有用户的进程信息,ps ajx 命令将显示所有进程的详细信息，格式为作业控制格式，并且包括没有控制终端的进程。

需要注意的是，ps 命令的选项在不同的操作系统中可能会有所区别，请根据实际情况查看对应系统的手册页（man page）获取更详细的信息。

linux下获取进程id

进程id（PID）
父进程id（PPID）

获取??

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h> //包含该头文件
#include <unistd.h>
int main()
{
 printf("pid: %d\n", getpid());
 printf("ppid: %d\n", getppid());
 return 0;
}

命令行中，父进程一般就是命令行解释器

??linux下结束进程

kill命令

在 Linux 中，kill 是一个用于终止进程的命令。它向指定的进程发送信号，从而影响进程的行为。

kill 命令的基本语法如下：

kill [options] <PID>...

其中，<PID> 是要终止的进程的进程标识符（Process ID），可以指定一个或多个进程。

以下是一些常用的 kill 命令选项：

• -l：列出可用的信号名称。
• -s <signal>：指定要发送的信号类型。可以使用信号名称或对应的数字编号。
• -<signal>：与 -s 选项相同，用于指定要发送的信号类型。
• -p：打印要发送信号的进程标识符，而不实际发送信号。
• --help：显示帮助信息。

一些常见的信号类型包括：

• SIGTERM（默认）：请求进程正常终止。
• SIGKILL：强制终止进程，进程无法捕获或阻止该信号。
• SIGINT：从终端发送中断信号，通常由 Ctrl+C 触发。
• SIGHUP：挂起信号，通常用于重新加载配置文件等操作。
• SIGSTOP：停止进程的执行，进程会暂时被挂起。

例如，要结束进程ID为 1234 的进程，可以使用以下命令：

kill 1234

如果需要强制终止一个进程，可以使用 -9 或 -SIGKILL 选项，如下所示：

kill -9 1234

需要注意的是，不慎终止某些关键进程可能会导致系统异常或数据丢失，因此在使用 kill 命令时请谨慎操作。

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