我要成为嵌入式高手之2月23日Linux高编第八天！！

学习笔记

进程

一、进程基本概念

程序：存放在外存中的一段数据组成的文件

进程：是一个程序动态执行的过程，包括进程的创建、进程的调度、进程的消亡

二、进程相关命令

1、top

        动态查看当前系统的所有进程信息（根据CPU占用率排序）

        PID：唯一识别进程的ID号（>0）

        优先级：Linux系统中数值越低优先级越高（-20~+19），Windows相反

        进程状态：

                R：运行态/就绪态

                S：睡眠态/可唤醒等待

                D：不可唤醒等待态

                T：暂停态

                Z：僵尸态

                X：结束态

        q退出

2、nice

        优先级（NI）默认为0

        以指定优先级来运行进程

        示例：nice -n 优先级 要执行的进程任务

3、renice

        重新设定一个正在运行的进程的优先级

        示例：renice -n 优先级 进程PID

4、kill

        杀死指定的进程任务

        示例：kil -9 进程PID

5、killall

        杀死进程名对应的所有进程任务

        示例：killall -9 进程名

6、ps -ef

        查看当前时刻所有进程的信息

        PPID：父进程的ID号

        ps -ef | grep a.out

7、pstree

        查看进程树关系

8、ps -aux

        TTY 查看当前进程依赖于哪个终端

9、./a.out &

        将a.out放在后台执行

        fg 数字：将第几个程序放在前台执行

10、jobs

        查看一个终端下后台执行的任务

三、进程的创建

32bits的操作系统：

        有32位地址总线（4字节）

        一个进程在运行时，操作系统会为该进程分配0~4G虚拟内存空间，分为文本段、数据段、系统数据段；通过mmu内存映射单元，虚拟地址和物理地址完成映射。

1、操作系统管理的区域

        文本段：也成为文本区，存放代码和指令

        数据段：也成为数据区，可以细分为①字符串常量区②已初始化静态变量和全局变量区③未初始化静态变量和全局变量区

        系统数据段：堆区和栈区

            ①栈区：1）局部变量存放在栈区

         基本8mb：2）未经初始化为随机值

                           3）代码执行到变量定义时为变量开辟空间

                           4）当变量的作用域结束时回收空间

                           5）栈的增长方向，自高向低增长

            ②堆区：1）程序员手动管理（malloc）

                           2）malloc才能申请到堆区空间，free才能释放堆区空间

                           3）增长方向：自低向高

             ③数据区：1）静态变量、全局变量、字符串常量存放在数据区

                               2）编译时开辟空间，执行时将该空间加载到内存中

                               3）未经初始化为0值

                               4）程序结束回收数据区

             ④文本区：1）存放代码和指令

2、进程中虚拟内存地址和实际物理内存地址的关系

        1、0-4g虚拟内存空间只有一个

        2、实际物理地址中每个进程空间是独立的

        3、通过mmu内存映射单元，当一个进程执行时，将物理地址中的数据加载到虚拟地址中运行

四、进程的调度

1、常见的调度算法

        ①先来先执行，后来后执行

        ②高优先级调度

        ③时间片轮转调度算法

                时间片：CPU在一个任务中的运行时间成为一个时间片

        ④多级队列反馈的调度算法

        ⑤负载均衡的调度算法

2、宏观串行，微观并行

3、进程的状态：

        R        运行态（占用CPU资源）、就绪态（随时准备调度）

        S        睡眠态/可唤醒等待态

        D        不可唤醒等待态（不能被打断/切换的任务）

        T        暂停态（程序运行暂停住了，不占用CPU资源）

        Z        僵尸态（进程代码执行完了，空间未被回收）

        X        结束态（都执行完毕，空间也被回收完）

五、进程相关函数接口

1、fork

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

pid_t fork(void);

功能：创建一个子进程，新创建的进程称为原来进程的子进程，原来的进程称为父进程

返回值：

        成功：子进程返回0；父进程返回子进程的PID

        失败：失败返回-1；

父进程调用fork创建子进程，子进程拷贝父进程的文本段，数据段，系统数据段

2、getpid

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

pid_t getpid(void);

功能：获得调用这个进程的pid号

3、getppid

pid_t getppid(void);

功能：获得调用进程的父进程的pid

#include "head.h"int main(void)
{pid_t pid;pid = fork();if (pid == 0){printf("This is Child Process! PID:%d PPID:%d\n", getpid(), getppid());}else if (pid > 0){printf("This is Parent Process! PID:%d Child PID:%d\n", getpid(), pid);}printf("hello world!\n");while (1){}return 0;
}

练习：创建一个父进程的两个子进程，子进程中打印自己的pid和父进程的pid，父进程中打印自己的pid和两个子进程的pid

#include "head.h"int main(void)
{pid_t pid1;pid1 = fork();pid_t pid2;if (-1 == pid1){perror("fail to fork1");return -1;}if (pid1 == 0){printf("First Child Process! PID1:%d PPID:%d\n", getpid(), getppid());}else if (pid1 > 0){pid2 = fork();if (pid2 == -1){perror("fail to fork2");return -1;}if (pid2 == 0){printf("Second Child Process! PID2:%d PPID:%d\n", getpid(), getppid());}else if (pid2 > 0){printf("Parent Process! PID:%d PID1:%d PID2:%d\n", getpid(), pid1, pid2);}}while (1){}return 0;
}

 

4、exit

#include <stdlib.h>

void exit(int status);

功能：让进程结束、刷新缓存区

参数：status：进程结束的状态

返回值：缺省

exit在主函数中使用和return效果一致

#include "head.h"int main(void)
{printf("hello world!");exit(0);printf("how are you");return 0;
}

5、_exit

#include <unistd.h>

void _exit(int status);

功能：直接让进程结束，不刷新缓存区

参数：status进程结束的状态

返回值：缺省

#include "head.h"int main(void)
{printf("hello world!");_exit(0);printf("how are you");return 0;
}

六、进程的消亡 

1、僵尸进程：

        进程代码执行结束，但是空间代码没有被回收

2、如何避免产生僵尸态？

        1)让父进程先结束

        2)让父进程回收子进程空间

3、孤儿进程：

        进程的父进程先结束，此时该进程成为孤儿进程，此时被系统进程收养（1995）进程在结束时会被系统进程回收进程空间

4、wait

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>

pid_t wait(int *wstatus);

功能：回收子进程空间，会阻塞，有同步功能

参数：wstatus 存放子进程结束状态空间的首地址

返回值：成功返回回收到的子进程的pid，失败返回-1；