103.进程概述

news2025/1/18 17:01:04

1.并行和并发

区别：

2.PCB

3.进程状态

4. 进程命令

从严格意义上来讲，程序和进程是两个不同的概念，他们的状态，占用的系统资源都是不同的。

程序：程序是一种静态实体，是存储在计算机存储介质上的一组指令。也就是磁盘上的可执行文件，并且只占用磁盘上的空间。
进程：被执行之后的程序叫做进程，不占用磁盘空间，需要消耗系统的内存，cpu资源，每个运行的进程都对应一个属于自己的虚拟地址空间，这是一个动态的概念。

1.并行和并发

并行和并发是计算机科学中两个相关但不同的概念：

并行：

定义： 并行是指系统同时执行多个任务，即在同一时刻，多个指令或任务在多个处理单元上同时执行。

特点：

实时性： 并行执行的任务在同一时刻开始和结束。
资源需求： 需要多个处理单元，通常是多核处理器或多台计算机。
性能提升： 可以显著提高任务的执行速度，特别是对于大规模问题。

示例： 多核处理器同时执行多个线程，每个核心处理一个线程。

并发：

定义： 并发是指系统同时处理多个任务，即在宏观上多个任务交替执行，每个任务在一段时间内交替使用处理器。

特点：

实时性： 任务可能不是同时开始和结束的，它们在时间上可能有重叠。
资源需求： 可以在单个处理单元上实现，并发可以通过时间片轮转等机制来切换任务。
性能提升： 并发不一定会提高任务的实际执行速度，但可以提高系统的吞吐量和资源利用率。

示例： 操作系统中同时运行多个进程，每个进程都以自己的速度执行。

区别：

执行方式： 并行是同一时刻执行多个任务，而并发是多个任务在宏观上交替执行。

资源需求： 并行通常需要多个处理单元，而并发可以在单个处理单元上实现。

实时性： 并行任务在同一时刻开始和结束，而并发任务可能有时间上的重叠。

适用场景： 并行适用于需要同时处理多个大任务的情况，而并发适用于需要处理大量小任务的情况。

总结：

并行更强调同一时刻多个任务同时执行，需要多个处理单元。

并发更强调多个任务在宏观上交替执行，可以在单个处理单元上实现。

2.PCB

PCB，中文翻译为进程控制块，是操作系统中用于管理进程的数据结构。每个正在系统中运行的进程都有一个对应的 PCB，用于存储和维护进程的各种信息，以便操作系统能够对进程进行管理和调度。

PCB 包含了描述进程状态和控制信息的关键信息，这些信息可以分为三类：

进程标识信息： 包括进程 ID、父进程 ID、用户 ID 等，用于唯一标识和识别进程。

处理器状态信息： 包括程序计数器（PC，记录下一条要执行的指令地址）、寄存器、程序状态字等，用于保存进程在上一次执行时的状态。

进程控制信息： 包括进程状态（就绪、运行、阻塞等）、进程优先级、进程调度信息、进程所拥有的资源等，用于进行进程的调度和管理。

PCB 的创建和维护由操作系统负责，当一个新的进程被创建时，系统会为其分配一个 PCB。当进程运行时，系统会根据进程的状态和优先级等信息进行调度，同时更新 PCB 中的信息。当进程被阻塞、唤醒、终止时，相关的信息也会在 PCB 中进行更新。

以下是 PCB 的一些关键字段：

进程标识信息：

进程 ID（PID）：唯一标识一个进程。
父进程 ID：标识创建当前进程的进程。
用户 ID：标识进程所属的用户。

处理器状态信息：

程序计数器（PC）：记录下一条要执行的指令地址。
寄存器：保存进程在上下文切换时的寄存器状态。
程序状态字（PSW）：包含进程的运行状态信息。

进程控制信息：

进程状态：标识进程的当前状态，如就绪、运行、阻塞等。
进程优先级：用于调度决策，高优先级的进程可能会被优先执行。
进程调度信息：包括进程的调度队列、调度策略等。
资源分配信息：记录进程所拥有的资源，如打开的文件、分配的内存等。

通过 PCB，操作系统可以有效地进行进程的管理、调度和协调，确保多个进程能够共享系统资源而不发生冲突，并提供良好的并发执行环境。

3.进程状态

进程一共有五种状态分别为：创建态，就绪态，运行态，阻塞态(挂起态)，退出态(终止态)其中创建态和退出态维持的时间是非常短的，稍纵即逝。我们主要是需要将就绪态, 运行态, 挂起态，三者之间的状态切换搞明白。

就绪态: 进程已经准备好运行，但还没有被调度执行。
进程被创建出来了，有运行的资格但是还没有运行，需要抢CPU时间片
得到CPU时间片，进程开始运行，从就绪态转换为运行态。
进程的CPU时间片用完了, 再次失去CPU, 从运行态转换为就绪态。
运行态：获取到CPU资源的进程，进程只有在这种状态下才能运行
运行态不会一直持续，进程的CPU时间片用完之后, 再次失去CPU，从运行态转换为就绪态
只要进程还没有退出，就会在就绪态和运行态之间不停的切换。
阻塞态：进程被强制放弃CPU，并且没有抢夺CPU时间片的资格
比如: 在程序中调用了某些函数（比如: sleep()），进程又运行态转换为阻塞态（挂起态）
当某些条件被满足了（比如：slee() 睡醒了），进程的阻塞状态也就被解除了，进程从阻塞态转换为就绪态。
退出态: 进程被销毁, 占用的系统资源被释放了
任何状态的进程都可以直接转换为退出态。

4. 进程命令

1.ps： 显示当前运行的进程信息。
ps aux
2.top：实时显示系统中运行的进程信息。
//在 top 中，你可以看到系统的整体情况以及每个进程的资源占用情况。
top
3.kill：终止一个进程。
kill [signal] PID//signal: 指定要发送的信号。常见的信号包括 SIGTERM 和 SIGKILL。
4.pkill：根据进程名杀死进程。
pkill process_name
5.killall：杀死指定名称的进程。
killall process_name
6.psgrep：结合 ps 和 grep 来查找特定进程。
ps aux | grep process_name
7.pgrep：根据进程名查找进程ID。
pgrep process_name
8.nice：启动一个进程并设置其优先级。
nice -n value command//value: 优先级值，范围从 -20（最高优先级）到 19（最低优先级）。
9.renice：修改正在运行的进程的优先级。
renice priority -p PID
//priority: 新的优先级值。