嵌入式学习——Linux高级编程复习（进程）—

嵌入式学习——Linux高级编程复习（进程）——day39

news2024/10/6 22:22:48

1. 进程

进程是计算机科学中的一个核心概念，它是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，代表了一个正在执行中的程序实例。当一个程序被加载到内存并开始执行时，它就变成了一个进程。

1. 程序：存放在外存中的一段代码的集合

2. 进程：是一个程序动态执行的过程,包括创建、调度和消亡

2. 进程的创建（创建了一片虚拟内存空间、多个进程共用同一片虚拟内存空间，进程空间在实际的物理地址是独立的）

2.1 进程被执行后，操作系统开辟进程空间，并分为如下区域

1. 文本段

2. 数据段

3. 系统数据段——堆区、栈区

4. 内核（PCB（进程控制块）存在于操作系统内核中。它是内核用来管理和控制进程的关键数据结构）

补充：PCB块概念

进程控制块（PCB，Process Control Block）是操作系统中用于描述和控制进程状态和属性的一个重要数据结构。每个活动的进程在操作系统中都有一个对应的PCB，它是进程存在的唯一标识。PCB包含了操作系统管理和调度进程所需的所有关键信息，其具体内容可能因操作系统的设计而异，但通常包括以下基本信息：

进程标识符（PID）：唯一标识每个进程的编号。
进程状态：当前进程的状态，如就绪、运行、阻塞等
程序计数器（PC）：保存进程下一条将要执行的指令的地址。
处理器状态寄存器：包括通用寄存器、指令寄存器等，用于保存进程执行时的上下文信息。
内存管理信息：如基址、界限寄存器值、页表指针等，用于内存访问和管理。
文件描述符表或打开文件列表：记录了进程当前打开的文件及其状态。
进程优先级：决定进程调度的优先级。
CPU调度信息：如进程的调度队列指针、时间片剩余量等。
记账信息：如进程创建时间、CPU使用时间等统计信息。
I/O状态信息：包括I/O请求队列、已完成和待处理的I/O操作等。
信号处理信息：与进程相关的信号处理规则和屏蔽位。

2.2 内存映射

1. 进程空间是独立的（物理地址），进程是操作系统资源分配的最小单元

2. 所有进程所使用的虚拟地址空间都为同一空间(虚拟地址)

3. 每个进程运行起来后,操作系统都会分配一个内存空间(虚拟地址)

3. 进程调度

3.1 运行方式

宏观并行,微观串行

1.宏观:大角度用户
2.微观:小角度 CPU

3.2 进程状态（进程在调度过程中频繁保存现场恢复现场，使得进程拥有了一些不同的状态）

1.就绪态、运行态 R
2.可唤醒等待态 S（sleep、scanf）睡眠态
3.不可唤醒等待态 D（加载驱动）
4.暂停态 T
5.僵尸态 Z（代码运行完了，空间还在，需要回收空间）
6.结束态 X（空间被回收的一瞬间）

3.3 进程调度算法（完成从一个进程切换到下一个进程去执行相应的任务）

1.先来先执行,后来后执行
2.高优先级调度算法
3.时间片轮转调度算法：CPU在一个任务中执行的一小段时间成为一个时间片
4.多级队列反馈调度算法
5.负载均衡调度算法

4. 进程相关命令

4.1 top

根据CPU占用率查看进程信息、PID:进程ID号、PPID:父进程ID号、q退出

4.2 ps -ef

查看所有进程信息（当前时刻）

4.3 pstree

查看进程关系（关系树、类似于族谱）

4.4 ps -aux (ps -aux | less)

查看进程状态信息

4.5 kill

   kill -9 进程PID（9强制关闭）
       killall -9 进程名（杀死所有与进程名相关的进程）
   killall -9 bash（关闭所有）

5. 进程相关函数接口

5.1 fork

1. 定义

2. 功能

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

5.2 getpid

1. 定义

2. 功能

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

5.3 getppid

1. 定义

2. 功能

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

5.4 exit

1. 定义

2. 功能

让进程结束（刷新缓冲区）

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

5.5 _exit

1. 定义

2. 功能

立即结束调用该函数的进程（不刷新缓冲区）

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

5.6 wait（阻塞回收）

1. 定义

2. 功能

阻塞回收子进程空间（随机回收）

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

wait具有阻塞功能

WIFEXITED(wstatus)——1正常退出、0异常退出
检测子进程是否正常退出

WEXITSTATUS(wstatus)——返回子进程的ID号
检测子进程退出的值

WIFSIGNALED(wstatus)——1子进程被信号杀死、0子进程没被信号杀死
检测子进程是否被信号杀死

WTERMSIG(wstatus)——返回杀死进程的信号数
检测子进程被几号信号杀死

5.7 waitpid（非阻塞回收）

1. 定义

2. 功能

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

5.8 getenv

1. 定义

2. 功能

获得环境变量name对应的数值

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

5.9 setenv

1. 定义

2. 功能

添加或者修改环境变量的值

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

5.10 system

1. 定义

2. 功能

加载一条shell命令

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

6. exec函数族

利用进程空间执行另一段代码

用fork创建子进程后执行的是和父进程相同的程序（但有可能执行不同的代码分支），
子进程往往要调用一种exec函数以执行另一个程序。当进程调用一种exec函数时，该进程的
用户空间代码和数据完全被新程序替换，从新程序的启动例程开始执行。调用exec并不创建
新进程，所以调用exec前后该进程的id并未改变。

   l:执行另一段代码参数以列表形式传递
   v:执行另一段代码参数以指针数组形式传递
   p:执行另一段代码文件在系统环境变量PATH对应的路径下查找
   e:执行另一段代码,更新环境变量

6.1 execl

1. 定义

2. 功能

3. 参数

4. 返回值

5. 示例程序

6. 注意

6.2 execlp

1. 定义

2. 功能

3. 参数