操作系统（Linux与Windows）的进程管理

进程

描述和管理程序的“运行过程”-------进程

进程概念

定义：进程是程序在某个数据集合上的一次运行活动

进程的特征

动态性

进程是程序的一次执行过程，动态产生消亡

并发性

进程可以同其他程序一起向前推进

异步性

进程按各自的速度向前推进

独立性

进程是系统分配资源和调度CPU的单位

进程的状态

运行状态

进程已经占有CPU，在CPU上运行
就绪状态

具备运行条件但由于无CPU，暂时不能运行
阻塞状态

应为等待某项服务完成或信号来到而不能运行的状态

例如等待：系统调用，I/O操作，合作进程的服务或信号

进程状态的变迁

进程的挂起和解挂操作

挂起：用户或OS将进程有意暂停

解挂：将挂起的进程继续

阻塞：禁止阻塞（阻塞时挂起）和活动阻塞（正常阻塞）

就绪：禁止就绪（就绪时挂起）和活动就绪（正常就绪）

Linux进程状态

可运行态：TASK_RUNNING

1.就绪：在就绪队列中等待调度

2.运行：正在运行
阻塞（等待）态：

1.浅度阻塞：TASK_INTERRUPTIBLE

可被其他进程的信号或时钟中断唤醒

2.深度阻塞：TASK_UNINTERRUPTIBLE

不可被其他进程通过信号或时钟中断唤醒
僵死态：TASK_ZOMBIE

进程终止执行，释放大部分内存
挂起态：TASK_STOPPED

进程被挂起

进程的描述

进程控制块（PCB）

1.描述进程状态、资源、和相关进程关系的一中数据结构

2.PCB是进程的标志

3.创建进程时创建PCB；进程撤销后PCB同时撤销

进程=程序+PCB

Linux的进程控制块PCB：task_struct

Linux 进程的标识：

PID

PPID：父进程ID

PGID：进程组ID

Linux进程的用户标识：

UID：用户ID

GID：用户组ID

STAT：进程状态

符号	含义
R	运行或准备运行
S	睡眠状态
I	空闲
Z	僵尸
D	不间断睡眠
W	进程没有驻留页
T	停止或跟踪

进程控制

四个典型控制为:

创建进程
撤销进程
阻塞进程
唤醒进程

创建进程的过程

创建一个空白PCB

赋予进程标识符ID

为进程分配空间

初始化PCB（默认值）

插入相应的进程队列(新进程插入就绪队列)

进程撤销过程

在PCB队列中检索出PCB

获取该进程状态

若在运行态，立即终止该进程

递归检查是否有子进程，先撤销子进程

释放进程占有的资源

将进程从PCB队列中移除

进程阻塞时机和过程

时机;

请求系统服务
启动某种操作
新数据尚未到达
无新工作可做

停止运行

将PCB“运行态”改为“阻塞态”

插入相应原因的阻塞队列

转调度程序

进程唤醒

系统服务由不满足到满足

I/O完成

新数据到达

进程提出新请求

进程控制原语：

创建原语
撤销原语
阻塞原语
唤醒原语

Linux进程控制

创建进程fork

fork执行流程：

分配task_struct结构
为新进程堆栈分配物理页
拷贝父进程内容

正文段、用户数据段及系统数据段task_struct的大部分内容，并对子程序中有别于父进程的项进行初始化

把新进程的task_struct结构地址保存在task指针数组中
子进程由fork创建后，通常属于就绪状态

init进程：

在linux系统初启时，生成init进程（1号进程）

其他进程有当前进程通过系统调用fork建立

子进程执行自己的功能

exce函数族

功能：

装入一个指定的可执行程序运行
使子进程具有和父进程完全不同的新功能

步骤：

根据文件名找到相应的可执行文件
可执行文件的内容填入子程序的地址空间
exce调用成功就会进入新进程且不再返回
调用失败返回-1,继续在克隆来的地址空间中从调用点向下执行

进程阻塞 wait

进程立即阻塞自己，如果它找到一个已经成为僵尸的子进程，wait就会收集这个子进程的信息，并把它彻底销毁后返回

进程终结exit

进程释放自己占用的资源并汇报给父进程

调用exit后变为僵尸态，几乎所有的内存空间，保存PCB信息供wait收集

进程的休眠sleep

Windows进程

进程是被加载到内存的，正在运行的应用程序实例

进程由内核对象和地址空间所组成

内核对象PCB
地址空间

包括代码、数据、堆、栈、堆上动态分配的空间

windows创建进程creatProcess

过程：

创建进程内核对象，创建虚拟地址空间
装载exe和、或dll的代码和数据到地址空间中
创建主线程和线程内核对象
启动主线程，进入主函数

操作系统（Linux与Windows）的进程管理
有一个非常有趣的例子，见我另一篇博客

Windows结束进程

主函数返回

ExitProcess

TerminateProcess

补充：守护进程daemon

pid = fork(); //创建子进程
if(pid>0)     
  eixt(0);  //退出父进程
setsid();   //让进程脱离控制终端
chdir("/");   //避免原工作目录不能被卸载
umake(0);   //文件权限掩码设置0
for(int i = 0;i<MAXFILE;i++)
  close(i); //关闭继承自父进程的文件