【linux】进程概念|task_struct|getpid|getppid

news2025/1/12 12:16:41

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1.进程的概念

进程的基本概念

进程与程序的主要区别

进程的特征

进程的状态

描述进程—PCB

task_struct中的内容

查看进程

1.创建一个进程，运行以下代码

通过系统调用获取进程标示符

getpid()以及getppid()

1.进程的概念

进程的基本概念

进程是计算机系统的一个执行实例，是正在执行的程序；每个进程都有自己的内存空间、代码、数据和执行状态。多个进程可以同时运行在计算机系统中，是担当分配系统资源（cpu 时间，内存）的实体。

进程与程序的主要区别

程序是永存的；进程是暂时的，是程序在数据集上的一次执行，有创建有撤销，存在是暂时的；
程序是静态的观念，进程是动态的观念；
进程具有并发性，而程序没有；
进程是竞争计算机资源的基本单位，程序不是。
进程和程序不是一一对应的：
一个程序可对应多个进程即多个进程可执行同一程序；
一个进程可以执行一个或几个程序

进程的特征

进程的基本特征是对比单个程序的顺序执行提出的，也是对进程管理提出的基本要求。

动态性：进程是程序的一次执行，它有着创建、活动、暂停、终止等过程，具有一定的生命周期，是动态地产生、变化和消亡的。动态性是进程最基本的特征。
并发性：指多个进程实体同存于内存中，能在一段时间内同时运行。引入进程的目的就是使进程能和其他进程并发执行。并发性是进程的重要特征，也是操作系统的重要特征
独立性：指进程实体是一个能独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位。凡未建立PCB的程序，都不能作为一个独立的单位参与运行。
异步性：由于进程的相互制约，使得进程按各自独立的、不可预知的速度向前推进。异步性会导致执行结果的不可再现性，为此在操作系统中必须配置相应的进程同步机制。

进程的状态

运行状态：进程正在处理机上运行。
就绪状态：进程已处于准备运行的状态，即进程获得了除处理机之外的一切所需资源，一旦得到处理机即可运行。
阻塞状态：又称等待状态：进程正在等待某一事件而暂停运行，如等待某资源为可用（不包括处理机）或等待输入/输出完成。即使处理机空闲，该进程也不能运行。
创建状态：进程正在被创建，尚未转到就绪状态。
创建进程通常需要多个步骤：首先申请一个空白的PCB，并向PCB中填写一些控制和管理进程的信息；然后由系统为该进程分配运行时所必需的资源；最后把该进程转入到就绪状态。
结束状态：进程正从系统中消失，这可能是进程正常结束或其他原因中断退出运行。当进程需要结束运行时，系统首先必须置该进程为结束状态，然后再进一步处理资源释放和回收等工作。

描述进程—PCB

进程的信息会被放到一个叫进程控制块的数据结构中，可以理解成它是进程属性的集合。linux中的PCB实际上是一个叫做task_struct的结构体

task_struct = PCB + 代码，数据；

task_struct中的内容

标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
状态: 任务状态，退出代码，退出信号等。
优先级: 相对于其他进程的优先级。
程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。
内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针
上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据[休学例子，要加图CPU，寄存器]。
I／ O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I／ O设备和被进程使用的文件列表。
记账信息: 可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等。
其他信息

//截取源码部分
struct task_struct {
	volatile long state;//状态	/* -1 unrunnable, 0 runnable, >0 stopped */
	void *stack;//栈
	atomic_t usage;
	unsigned int flags;	/* per process flags, defined below */
	unsigned int ptrace;

	int lock_depth;		/* BKL lock depth */
    /* task state */
	int exit_state;
	int exit_code, exit_signal;
	int pdeath_signal;  /*  The signal sent when the parent dies  */
	/* ??? */
	unsigned int personality;
	unsigned did_exec:1;
	unsigned in_execve:1;	/* Tell the LSMs that the process is doing an
				 * execve */
	unsigned in_iowait:1;


	/* Revert to default priority/policy when forking */
	unsigned sched_reset_on_fork:1;

	pid_t pid;//标识符
	pid_t tgid;
    //...
};