【Linux】进程的标识符、状态（超详解）

news2024/12/30 4:04:06

进程的概念

进程标识符PID

系统调用创建进程-fork初识

进程状态

R状态（运行状态）

S，D状态（休眠状态）

T，t状态

Z状态（僵尸进程）

孤儿进程

X状态（死亡状态）

进程的概念

课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等。
内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

其实：进程=内核数据（task_struct）+程序的代码和数据

task_struct:Linux中描述进程的结构体；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。

task_struct内容分类：

1、标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
2、状态: 任务状态，退出代码，退出信号等。
3、优先级: 相对于其他进程的优先级。
4、程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。
5、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
6、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]。
7、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。
8、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。
9、其他信息

进程标识符PID

（1）把程序运行起来，./xxx.exe----->本质就是在系统中启动一个进程！！

进程分为两种：1、执行完就退出。

2、一直不退，直到用户退出-------常驻进程。

把程序运行起来查看进程属性：每个进程都有其PID,这是进程的标识符

如何查看进程属性？

可以用ps ajx，也可以ls /proc(proc是一个存放进程属性的文件！)

如：

ps ajx | head -1 && ps ajx |grep myproc

ls /proc

注意，如果进程关闭，是查不到PID为5175的进程；

因为proc是实时更新的；

如何运行程序打印pid,ppid?(ppid是该父进程的pid)

获取PID：getpid() ----->依赖头文件：<sys/types.h>

获取PPID:getppid()

(Linux系统启动后，新创建任何进程的时候，都是由自己的父进程创建的！！）

如何杀掉进程？

kill -9 pid

系统调用创建进程-fork初识

运行 man fork 认识fork
fork有两个返回值：

如果返回值为0，则为子进程；

返回值大于0，则为父进程；
父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份（采用写时拷贝)

1、子进程的创建（分支，fork）

运行结果：

更好的理解分支：

2、fork()特点，（返回值上）

父：子=1：n

fork()---->多个进程----->父子关系------>一般代码会共享，但是数据是各自私有一份的。

可以参考下面的例子来理解：

运行结果：

由此可知：

进程有很强的独立性！！

多个进程之前不影响；

补充知识点：

c++：.cc、.cpp、.cxx

进程状态

Linux进程状态本质就是用一个变量，取不同的值来表示；

R	运行状态
S	休眠状态
D	磁盘休眠状态
T	停止状态
t	跟踪状态
Z	僵尸进程
X	死亡状态

R状态（运行状态）

一个进程已经准备就绪，可以随时被系统调度此时就是运行状态；
如果只要一个进程，cpu可以直接分配足够资源执行进程，但是，当有很多的进程被调度后，cpu的资源就不够分配，这时每个进程需要去竞争cpu资源，而cpu不可能同时给这么多进程分配资源；这时就要有一个运行队列（runqueue)把PCB组织起来；
进程在这个runqueue中，就是R状态

一个进程一旦持有cpu，会一直运行吗？

不会

一个进程被拿到cpu执行时，并不是等这个进程执行完毕才切换下一个进程。而是这多个进程在一个时间段内所有的进程都会执行（并发执行），每个进程执行一个时间片的时间后，就会从cpu上拿下来，切换成下一个进程.(进程切换)

一个时间片通常是10ms左右

在查看进程状态时，我们会发现有R状态，也要R+状态,这是区分进程在前台执行还是在后台执行；

./test：进程在前台执行

./test &：进程在后台执行

S，D状态（休眠状态）

S状态：本质就是等待”资源“就绪，S状态可以中断；

D状态：也是一种休眠状态，不过D状态不可中断；

看下面的图：

一个进程将1GB的数据放置到磁盘中，等待磁盘读取，我们知道外设尤其是像磁盘这样的设备读取速度是比较慢的，这时进程就会一直等待；但是在等待期间，OS内存严重不足（OS是由权限来杀掉进程来释放空间的），这时如果OS看到这个等待的进程，把他杀掉，那么就会造成一个严重的问题：磁盘在读取数据时出来问题，这时它回去找调度它的进程，但是这时候发现进程没有了？？？就会造成这1GB数据的丢失。

如何避免这个问题？

给这个进程设置深度休眠状态，D状态，那么这个进程就不会被OS杀掉，就要等到进程自己醒来。注意D状态用kill也杀不掉，除非重启，有时甚至要断电。