【Linux】进程概述

news2024/12/25 2:11:12

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一、进程的基本概念

进程在不同角度下可以有不同的定义：

进程是进程实体的运行过程。
进程是系统进行资源分配和调度的一个单位，是一个任务执行的逻辑单元。

在早期计算机的结构中，进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。

在当代计算机结构中，进程与程序显然是截然不同的概念，程序与进程没有必然联系

在进程执行时如果没有数据往来，程序文件被删除甚至都不会影响进程的运行。

进程拥有程序所没有的特征：

二、进程的特征

1.动态性：进程的实质是进程实体的执行过程，它是有生命的，具有各种状态。
2.并发性：指多个进程可以在一段时间间隔内同时进行。
3.独立性：进程独立运行、进程资源独享、独立接受调度，占用独立的物理内存空间。
4.异步性：按各自独立的、不可预知的速度向前推进，进程间可能会相互影响或受到资源共享的制约关系
5.结构性：进程由程序段、数据段和PCB三部分组成。

进程控制块：为了使参与并发执行的每个程序(含数据)都能独立地运行，在操作系统中必须为之配置一个专门的数据结构，称为进程控制块(PCB)

三、进程的基本状态及转换

由于多个进程在并发执行时共享系统资源，致使它们在运行过程中呈现间断性的运行规律，所以进程在其生命周期内可能以下状态：

1.创建态：当一个进程被创建后，就处于创建态。此时，它已经完成了初始化工作，但还未真正运行。
2.就绪态：当一个进程已经准备好运行时，就处于就绪态，此时进程处于就绪队列中。此时，它已经获得了除了CPU以外所有必要的资源，只等待调度器的调度。
3.运行态：当一个进程获得CPU资源后，正在CPU上运行时，就处于运行态。此时，它是系统中实际工作的进程。
4.阻塞态：当一个进程正在等待某个事件（如I/O操作）完成时，就处于阻塞态，根据阻塞原因的不同，会设置多个阻塞队列。此时，它暂停运行，直到等待的事件发生或完成。
5.终止态：当一个进程已经完成其任务并退出时，就处于终止态。此时，它已经释放了所有占用的资源。

进程在运行过程中会经常发生状态的转换，处于就绪状态的进程，在调度程序为之分配了处理机之后便可执行，相应地，其状态就由就绪态转变为执行态；
正在执行的进程(当前进程)如果因分配给它的时间片已完而被剥夺处理机暂停执行时，其状态便由执行转为就绪态；

如果因发生某事件，致使当前进程的执行受阻(例如进程访问某临界资源，而该资源正被其它进程访问时)，使之无法继续执行，则该进程状态将由执行转变为阻塞态。

五种状态转换关系如下图：

挂起和激活

挂起操作：由于系统或用户需要，将某个进程置于静止状态。
按照运行状态可以分为以下几种：

执行中的进程：挂起后暂停进行
就绪队列中的进程：暂时不接受进程调度
阻塞状态的进程：变为静止阻塞状态

引入挂起后的进程状态转换图：

四、进程的存储环境

操作系统中有两种运行模式，具有不同的权限和功能。

内核态：也称为系统态、管态，具有最高的权限，可以执行任何指令并访问系统所有的资源。在内核态下运行的代码一般为操作系统的核心代码、设备驱动程序等。进程的信息就存储在内核层，包括进程控制块（PCB）
用户态：具有较低的权限级别，只能执行有限的指令并访问受限的资源。在用户态下运行的代码是应用程序的代码。用户层包括命令行参数、环境变量、栈、库、堆、全局/静态变量、代码段等

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