进程的基本动作机制

进程

我们知道硬件到用户使用分为:硬件,内核(系统),软件。 硬件也就是我们常见到的计算机等等,就相当于我们的身体,内核就相当于是我们的大脑,软件就相当于我们的动作。而进程就相当于我们怎么去实现这些动作。

进程是程序的一个具体实现,同一个程序可以执行多次,每次都可以在内存中开辟独立的空间来装载,从而产生多个进程。不同的进程还可以拥有各自独立的IO接口。 进程的信息存储 Linux内核存储进程信息的固定格式:task struct 多个任务的的task struct组件的链表:task list

进程的创建

 当计算机开机的时候,内核(kernel)只建立了一个init进程。Linux kernel并不提供直接建立新进程的系统调用。剩下的所有进程都是init进程通过fork机制建立的。新的进程要通过老的进程复制自身得到,这就是fork。fork是一个系统调用。进程存活于内存中。每个进程都在内存中分配有属于自己的一片空间 (address space)。当进程fork的时候,Linux在内存中开辟出一片新的内存空间给新的进程,并将老的进程空间中的内容复制到新的空间中,此后两个进程同时运行。

 老进程成为新进程的父进程(parent process),而相应的,新进程就是老的进程的子进程(child process)。一个进程除了有一个PID之外,还会有一个PPID(parent PID)来存储的父进程PID。如果我们循着PPID不断向上追溯的话,总会发现其源头是init进程。所以说,所有的进程也构成一个以init为根的树状结构。

init初始化进程 相当于上帝
    进程:都由其父进程创建
    fork()请求创建子进程的接口,fork通常作为一个函数被调用。这个函数会有两次返回,将子进程的PID返回给父进程,0返回给子进程。实际上,子进程总可以查询自己的PPID来知道自己的父进程是谁,这样,一对父进程和子进程就可以随时查询对方。
   clone()克隆父进程数据
  systemd─┬─NetworkManager─┬─dhclient     #centos7把init改成了systemd
          │                └─2*[{NetworkManager}]
          ├─auditd───{auditd}
          ├─crond
          ├─dbus-daemon───{dbus-daemon}
          ├─firewalld───{firewalld}
          ├─login───bash
          ├─lvmetad
          ├─master─┬─pickup
          │        └─qmgr
          ├─polkitd───5*[{polkitd}]
          ├─rsyslogd───2*[{rsyslogd}]
          ├─sshd───sshd───bash───pstree
          ├─systemd-journal
          ├─systemd-logind
          ├─systemd-udevd
          ├─tuned───4*[{tuned}]
          └─wpa_supplicant

    进程优先级:
        0-139:
            1-99:实时优先级;
                 数字越大,优先级越高 
            100-139:静态优先级;
                数字越小,优先级越高;

            Nice值:
                -20对应100,19对应139
                   通过调用nice值,来调用进程

        Big O   算法复杂度
            O(1)速度一致, O(logn)高在到一致, O(n), O(n^2), O(2^n)

进程类型

        守护进程: 在系统引导过程中启动的进程,跟终端无关的进程;
        前台进程:跟终端相关,通过终端启动的进程 也可称为用户进程
        注意:也可把在前台启动的进程送往后台,以守护模式运行;

进程状态

        运行态:running
        就绪态:ready 可以运行但还没运行
        睡眠态: 
            可中断:interruptable
            不可中断:uninterruptable
        停止态:暂停于内存中,但不会被调度,除非手动启动之;stopped
        僵死态:zombie

进程的分类

        CPU-Bound需要消耗更多的cpu片段
        IO-Bound 需要消耗更多的IO

子进程的死亡

一个进程总会有死亡和新生,一个子进程的诞生总会有个父进程,子又生子。 当子进程死亡时,它会通知父进程,并会清空自己所占据的内存,在内核(kernel)里留下自己的退出信息(exit code),如果顺利运行,为0;如果有错误或异常状况,为>0的整数)。在这个信息里,会解释该进程为什么退出。父进程在得知子进程终结时,有责任对该子进程使用wait系统调用。这个wait函数能从kernel中取出子进程的退出信息,并清空该信息在kernel中所占据的空间。但是,如果父进程早于子进程终结,子进程就会成为一个孤儿(orphand)进程。孤儿进程会被过继给init进程,init进程也就成了该进程的父进程。init进程负责该子进程终结时调用wait函数。

当然,一个糟糕的程序也完全可能造成子进程的退出信息滞留在kernel中的状况(父进程不对子进程调用wait函数),这样的情况下,子进程成为僵尸(zombie)进程。当大量僵尸进程积累时,内存空间会被挤占。

进程与线程(thread)

尽管在UNIX中,进程与线程是有联系但不同的两个东西,但在Linux中,线程只是一种特殊的进程。多个线程之间可以共享内存空间和IO接口。

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