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Linux进程概述
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Linux进程概述
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发布时间: 2021-06-21
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阅读: 791
# 进程的概念 进程是 Linux 事务管理的基本单元,所有的进程均拥有自己独立的处理环境和系统资源。进程的环境由当前系统状态及其父进程信息决定和组成,将某个可执行文件加载到内存中运行,那么就会演变成一个或者是多个进程。(产生多个进程的原因是进程在运行的时候可以再创建新的进程,但是加载的时候只有一个进程),为了更好的理解进程,以我们平时在 Linux 环境下运行一个 C 程序为例进行说明: 代码很简单,`hello world`: ```c #include
int main(void) { printf("hello world!!!!\r\n"); while(1); } ``` 如下是在终端执行的命令: ![image-20210619160036037](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619160036037.png) ## 进程和可执行文件的区别 说到这里,有必要说一下程序和进程之间的关系,程序是存放在存储介质上的一个可执行文件,而进程是程序执行的过程。进程的状态是变化的,其中包括进程的创建、调度和消亡,程序是静态的,而对于进程来说是动态的。 我们在终端运行如下命令,可以看到如下的信息: ![image-20210619161052672](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619161052672.png) 从上述可以看出,可执行文件在存储时,可以分为:代码区(text)、数据区(data)和未初始化数据区(bss)三部分。对于一个进程来说,一个进程是一个运行着的程序段,一个进程主要包括在内存中宏申请的空间,代码(加载的程序,包括代码段,数据段,BSS)、堆、栈以及内核进程信息结构,打开的文件、上下文信息以及挂起的信号等。下面列出了可执行文件和进程的结构: ![image-20210619162214886](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619162214886.png) ## 进程的资源 为了更好地管理 Linux 所访问地资源,系统在内核头文件 `include/linux/sched.h`中定义了结构体 `struct task_struct`来管理每个进程地资源,下图中结构体中一部分成员的代码截图: ![image-20210619164701518](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619164701518.png) 图中仅仅知识呈现出一小部分内容,结构体 struct task_struct 主要包括线程基本信息、内存信息、tty 终端信息,当前目录信息、打开的文件描述符以及信号信息,除了这些,还有其他进程属性,例如:PID、PPID、UID、EUID。下图是一个关于结构体的一个示意图: ![image-20210619165014962](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619165014962.png) ## 进程的状态 对于单 CPU 系统来说,在某一个时刻,只能有一个进程处于运行状态,其他进程都处于其他状态,等待系统资源,各个任务根据调度算法在这些状态之间不停地切换。在`Linux 2.6.12`内核中,用户级进程主要有以下几种状态:就绪/运行状态、可中断地等待状态,不可中断地等待状态,停止状态和僵死状态。下面是代码各个状态的宏定义: ```c #define TASK_RUNNING 0 /@@* 就绪 */ #define TASK_INTERRUPTIBLE 1 /@@* 中断等待 */ #define TASK_UNINTERRUPTIBLE 2 /@@* 不可中断等待 */ #define TASK_ZOMBIE 4 /@@* 僵死 */ #define TASK_STOPPED 8 /@@* 停止 */ ``` 下面示意图是用户级进程各个状态之间地切换示意图: ![image-20210619171952351](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619171952351.png) 而对于内核进程状态来说略有差异,其状态定义如下: ![image-20210619173748862](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619173748862.png) ## 进程的属性 ### pid tgid 的概念 在讲述这两个概念之前,先引入 Linux 中的另外一个概念,也就是**线程**,在前面提到,**进程是资源分配的基本单元**,那对于线程来讲,线程是 CPU 调度的最小单位。一个程序中至少有一个进程,一个进程中至少有一个线程。 其实,在 `Linux`里,无论是进程,还是线程,到了内核里面,都统一叫做任务**(Task)**,并且由一个统一的结构**task_struct**进行管理。下图是任务管理的一个示意图: ![image-20210619205649845](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619205649845.png) 如上图所示的任务列表一样,所有执行的项目有个项目列表,所以也应该有一个**链表**,将所有的 `task_struct `串起来,比如应该有如下所示的数据结构: ```c struct list_head tasks; ``` 对于每一个任务来说,都应该有一个`ID`,作为这个任务的唯一标识。在`task_struct`里面涉及到任务`ID`的,有下面几个: ```c pid_t pid; pid_t tpid; struct task_struct *group_leader; ``` 上述中,`pid`是`process id`,`tgid`是`thread group ID`,对于任何一个进程,如果只有主线程,那么`pid`是自己,`tgid`也是自己,`group_leader`指向的还是自己。 但是,如果一个进程创建了其他进程,那么就会有所变化了。线程有自己的`pid`,`tgid`就是进程的主线程`pid`,`group leader` 指向的就是进程的主线程。 ### 父进程号(PPID) 任何进程(除 init 进程)都是由另一个进程创建,该进程称为被创建进程的父进程,被创建的进程称为子进程,父进程号无法在用户层修改。父进程的进程号(PID)即为子进程的父进程号(PPID)。 ### 进程组号(PGID) 在 `Linux`系统中,进程拥有自己的进程号(PID)和进程组号(PGID),**进程组是一个或者多个进程的集合**,它们与同一作业相关联,可以接收来自**同一终端**的各种信号。每个进程组都有唯一的进程组号,进程组号可以在用户层进行修改。 为了更好的说明上述几个“号”之间的区别,给出如下所示的代码: ```c #include
#include
int main(int argc, char **argv) { int i; printf("\t pid\t ppid \t pgid\n"); printf("parent\t%d\t%d\t%d\n",getpid(), getppid(), getpgid(0)); for (i = 0; i < 2; i++) if (fork() == 0) printf("child\t%d\t%d\t%d\n",getpid(), getppid(), getpgid(0)); return 0; } ``` 运行代码,得到的结果如下所示: ![image-20210619220301951](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619220301951.png) 可以看到,第一行,主进程,`pid = pgid`,也就是说父进程也就是当前的`shell`,第二行,子进程,pid 依次增加,`pgid=ppid `,符合上述的说法 ### 会话 会话,是一个或多个进程组的集合,系统调用函数`getsid()`用来获取某个进程的会话`ID(SID)`。 比如说,我们通过`SSH`登陆服务器,就会打开一个控制终端(TTY),这个控制终端就对应一个会话。而我们在终端中运行的命令以及他们的子进程,就构成了一个个进程组,其中,在后台运行的命令,构成的是后台进程组;在前台运行的命令,构成前台进程组。 ![image-20210619223140086](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/image-20210619223140086.png) # 小结 上述就是本次关于 Linux 进程的一个概述,仅仅是一个概述,没有从很深的层面去分析,而且关于 Linux 进程的内容还有很多,这次只是说了其中一方面,不积硅步,无以至千里,加油呀。 **如果您觉得我的文章,对您有所帮助,欢迎关注我的个人公众号:wenzi嵌入式软件** ![](https://gitee.com/wenzi_D/images4mk/raw/master/%E5%85%AC%E4%BC%97%E5%8F%B7%E5%90%8D%E7%89%87.jpg)
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