Linux 进程 (笔记)|云端浮梦

什么是进程？

进程是一个正在运行的程序，是加载到内存中的程序实体。
进程与程序相比，具有动态属性。

进程先描述后组织，即进程是先通过进程控制块（PCB）描述，再由操作系统组织和管理的。

PCB 概念 (进程控制块)

PCB（进程控制块）是操作系统中用来描述进程的基本结构，用来存储进程的所有属性。

struct task_struct {
    // 该进程的所有属性
    // 该进程对应的代码地址和属性地址
};

task_struct 是内核结构体，表示一个内核对象，它将代码和数据与具体的进程关联起来。内核通过 task_struct 管理进程，即通过 PCB 将进程信息与内存中的代码关联，实现进程的组织和调度。

Linux 查看进程的方式

常见的系统进程查看方式

在 Linux 中，命令行上的进程的父进程通常是 bash。可以通过系统调用函数来查看进程：

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    while(1) {
        printf("%d\n", getpid());
    }
    return 0;
}

常见的用于查看父进程的系统调用是 getppid()：

printf("%d\n", getppid());

另外，通过查看 /proc 文件目录也可以查看当前进程的详细信息。

fork 初识

fork() 是创建子进程的系统调用，返回两个值：父进程返回子进程的 PID，子进程返回 0。父子进程共享代码，但数据独立，各自拥有自己的空间。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    fork();
    printf("%d -- | -- %d\n", getpid(), getppid());
    return 0;
}

运行效果如下：

chen@chen:~$ ./test
13977 -- | -- 13667
13978 -- | -- 13977

其中 13667 是 bash 进程。

进程状态

进程的状态包括：运行、新建、就绪、挂起、阻塞、等待、停止、死亡。

进程的状态会影响操作系统的调度和管理。一个 CPU 只有一个运行队列，所有进程都需要排队等待 CPU 资源。

static const char * const task_state_array[] = {
    "R (running)",       // 运行状态
    "S (sleeping)",      // 浅度睡眠
    "D (disk sleep)",    // 深度睡眠
    "T (stopped)",       // 停止
    "t (tracing stop)",  // 跟踪状态
    "X (dead)",          // 死亡
    "Z (zombie)"         // 僵尸状态
};

运行状态：被调度并处于运行队列的进程。
阻塞状态：等待外设响应的进程。
挂起状态：进程数据与代码被交换到外部设备，暂时被挂起。

深度睡眠的进程无法被操作系统直接杀掉，除非断电或等待系统自动恢复。

使用命令 ps axj | head -1 && ps -axj | grep bash 可以查看进程状态。

chen@chen:~$ ps axj | head -1 && ps -axj | grep bash
PPID   PID   PGID   SID TTY     TPGID STAT  UID  TIME COMMAND 
15572  15707  15706  15572 pts/0    15706 S+    1000  0:00 bash

S+ 中的 + 表示前台进程，若无 + 则表示后台进程。

僵尸状态 (Z)：子进程退出后，父进程未读取其状态，子进程进入僵尸状态。

孤儿进程：父进程退出后，孤儿进程被 init 进程（PID 1）收养。