【从入门到放弃系列学习笔记1】linux进程管理 你真的懂linux吗？（更新中）

“linux的进程管理是怎么样的？说说你的理解”

先汇总一下近期遇到的一些问题，带着问题去学习，养成好习惯。
问题一：说说程序和进程的区别
问题二：什么是僵尸进程？怎么产生的？怎么标识的？
问题三：父进程如何调用子进程？
问题四：说说用哪些命令可以看进程相关信息？
问题五：TOP命令会有哪些内容显示？CPU信息包含哪些？load的三个值代表什么意思？
问题六：知道NICE命令吗？如何调整进程优先级？
UPDATING。。。

看了这些问题你心里都有明确的答案吗？

一、什么是进程，进程和程序的关系与区别

程序定义：“一段有序代码”

单一程序的基本属性：顺序性，封闭性，可再现性

由于处理机的单核，单一程序并发时会有哪些问题？

• 间断性
• 失去封闭性
• 不可再现性

为了解决并发场景所以引入了进程管理，对程序进行描述和控制。

进程定义：“可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程”。

 

关系：进程=程序+堆栈计数器+PBC（Process Control Block进程控制块），进程是运行中的程序

PBC由哪些内容组成

进程描述信息	进程标识符（PID） 进程名 用户标识符 进程组关系(父子关系)
进程控制信息	当前状态 优先级 代码执行入口地址 程序磁盘地址 运行统计信息 进程间同步和通讯信息 进程的队列指针 进程的消息队列指针
所拥有的资源和使用情况
CPU现场信息	寄存器值 指向该进程页表的指针

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

本质区别：程序是静态的，进程是动态的。

 

二、进程状态和进程控制

就绪

• 进程分配到除了CPU以外的所有必要资源后，只要获得CPU，就可以立即执行

执行

• 获取到CPU后，其程序正在执行

阻塞

• 由于发生某个时间而暂时无法继续执行，便放弃处理机而处于暂停状态，又叫等待、睡眠或者锁死

 

 那么还有没有其他状态呢？

有的，进程的创建、进程的终止

相互之间的切换关系见下图

 

 那么对于就绪状态来说，cpu一直没有分配到，却占着了大量的资源，是不是一种浪费呢？

对于这种情况，引入一个新的状态，挂起：挂起阻塞，挂起就绪，也就是阻塞和就绪可以通过挂起和唤醒命令进入这两个状态

有哪些进程控制原语？

• 创建原语
• 撤销原语/终止
• 阻塞
• 唤醒
• 挂起
• 激活

 

 

 三、线程概念

线程属性：

• 轻型实体，基本不拥有资源
• 独立调度和分派的基本单位
• 可并发执行
• 共享进程资源

线程的关键好处是从性能应用中得到的，在一个存在的进程中产生（或终止）一个线程比产生（或终止）一个进程化费少得多的时间。

线程的分类：

• 核心级线程
• 用户级线程

四、内核态和用户态

内核态和用户态：

• 内核，内核是一个软件程序，用来访问硬件的程序
• 内核态：当一个进程进入内核代码中执行时，我们就称为处于内核态

进入内核态的方式主要有3种：系统调用、异常和外围设备的中断。

 

 

五、用户接口

用户接口分为三大类：

1.命令接口（允许用户直接使用）

• 联机命令接口（用户说一句，系统做一句），交互式命令接口
• 脱机命令接口（用户说一堆，系统做一堆），批处理命令接口

2.程序接口（允许用户通过程序间接使用）

• 有一组系统调用组成（程序接口=系统调用=广义指令）

3.GUI（图形界面）

 

六、操作系统的特征

1. 并发：指两个或多个事件在同一时间内发生，宏观上是同时发生的，微观上是交替发生的
2. 共享：资源共享，互斥共享、同时共享方式
3. 虚拟：空分服用技术，时分服用技术
4. 异步：进程的处理的结果不可预知

七、操作系统发展阶段

1. 手工操作阶段
2. 批处理阶段，
   • 单道批处理阶段
   • 多道批处理阶段（开始出现操作系统，处理效率大幅度提升）
3. 分时操作系统
   • 以时间片为单位轮流为各个用户服务
4. 实时操作系统
   • 必须在时间时限内处理完事情，硬实时和软实时
5. 网络操作系统
6. 分布式操作系统
7. 个人计算机操作系统

八、指令

指令：让CPU干具体的事情，CPU能识别、执行的基本命令

分类：特权指令、非特权指令

• 特权指令
  • 运行在内核态，代码运行在内核的程序叫内核程序
• 非特权指令
  • 运行在用户态，代码运行在用户态的程序叫应用程序

九、内核

内核是操作系统最基本最核心的部分。

实现操作系统内核功能的程序就是内核程序。

 

• 时钟管理
• 中断处理
• 原语
  • 最底层，最接近硬件
  • 具有原子性
  • 包含驱动
  • 运行时间较短、调用频繁
• 对系统资源进行管理
  • 进程管理
  • 存储器管理
  • 设备管理

 

十、中断和异常

1. 当中断发生的时候，CPU立即进入核心态
2. 当中断发生后，当前运行的进程暂停运行，并由操作系统内核对中断进行处理
3. 对于不同的中断信号，会进行不同的处理

发生了中断意为着需要操作系统接入，开展管理工作。由于操作系统的管理工作需要使用特权指令，因此CPU要从用户态转为核心态。

中断可以使CPU从用户态切换成核心态，使操作系统获得计算的控制权。

问：核心态怎么切换成用户态？

通过执行特权指令，将程序状态字PSW标志位设置为用户态。