进程控制

进程组成

进程的组成：程序、数据和进程控制块
程序：描述进程所要完成的功能；
数据：提供运行所需的堆栈和私有数据；
进程控制块：包含进程的描述和控制信息，反映进程动态特性，是系统识别和控制进程的依据。

  1. 内核区（3GB - 4GB)
    常驻系统内存，内部有进程控制块
  2. 用户区（0GB - 3GB）
    包含：
    （1）命令参数与环变量
    （2）进程栈空间
    （3）库空间（静态库与共享库）
    （4）进程堆空间
    （5）已初始化的全局资源
    （6）未初始化的全局资源
    （7）进程text带码段

进程原语

  1. 概述：进程使操作系统中的一个调度单位，系统为进程分配资源，进程完成待定的功能或任务，
  2. 分配：内存资源和CPU资源
    注：程序与进程
    程序为进程的静态表现，进程是程序的动态表现，编码结束编译可以执行的程序（exe m elf），执行程序系统为该程序创建一个进程，进程完成待定的任务
  3. 进程相关原语
    （1）fork() 创建子进程
    （2）exec() 进程功能重载（重载用户空间）
    （3）wait() 进程同步
    （4） waitpid()

进程控制块PCB

进程控制块：系统为每一个进程都创建一个PCB,用于描述进程信息与状态，如果进程没有PCB那他无法被内核识别与分配资源

进程之间的关系

Linux 的进程特性是强亲缘关系的进程（父子进程）
fork() 函数每调用一次都创建一个子进程
Linux 系统中的进程结构，主进程为 init (pid 1) ,其他所有进程都是init的子集

子进程创建的过程
  1. 父进程调用fork() 函数
  2. 内核调用创建子进程空间
  3. 子进程继承父进程可以继承的PCB中的数据
  4. 子进程完全拷贝父进程用户空间的数据
父进程代码执行

parent exec code : 父进程从起始位置开始执行代码，指导文件末尾
child exec code: 子进程从fork 开始执行（不创建1进程），直到文件末尾

fork 返回值

类型 pid_t
可以用来区分父子进程工作（为父子进程划分独立的工作区）：工作区中的代码只有待定进程执行
fork函数调用一次有两个返回值，分别被父子进程接收

fork return value:父子进程pid , 子进程中返回0，出错返回 -1

Linux 系统函数的错误处理

Linux 下系统函数返回指针的 错误返回NULL(错误宏)
函数返回整形的失败返回-1
perror 返回时可以加上错误信息 ，打印系统默认全局变量ERRNO 中错误 对应错误表中的信息

可以自定义一个错误处理

void str_error(const char * errstr , int exitcode)
{
	perror(errstr);
	exit(exitcode);
}

父子资源共享

父子进程资源继承:父进程的资源数据会拷贝给子进程，子进程无需定义可以直接使用，使用修改也不会影响父进程资源

fork() 版本
  1. version 1.0 fork
    初始版本的fork会将父进程资源大部分完整拷贝给子进程，内核空间资源拷贝是必须的，但是用户空间资源则不一定，用户空间为进程核心工作（任务数据）
    缺点：如果拷贝给子进程，子进程未使用，那么这个拷贝开销毫无意义
  2. version 2.0 vfork
    内核空间一定拷贝，用户空间不做处理
  3. version 3.0 fork
    读时共享写时复制
exec() 进程功能重载

可以将任意进程中的功能区，替换给指定进程
exec(“程序的绝对路径” ，“程序名” ， “程序参数” ， NULL)

子进程通过exec获取丰富的功能，但是亲缘关系依然不变
当功能重载成功后，所有的数据被新功能替换，执行新功能代码，从新功能中结束或返回，与旧代码无关，旧代码不可以
需要子进程完成自定义任务，必须在fork之后，exec之前完成

进程状态

  1. 运行态：已经获取到系统资源，例如时间片资源，正在使用cpu,完成任务
  2. 就绪态：进程准备就绪，等待cpu资源，获取时间片资源立刻执行
  3. 阻塞态：进程因为某个系统调用或函数，进入阻塞或者睡眠态，立即放弃持有的cpu使用权限（阻塞可能被中断，无法完成任务获取结果）
  4. 挂起态：进程因为某个原因被挂起，立即放弃已经持有的cpu使用权，无法强制中断
特殊状态特殊进程
僵尸进程——僵尸态

子进程先于父进程结束，父进程没有回收子进程，导致内存泄漏，未被正确回收的子进程，linux系统成为僵尸态进程
僵尸进程的危害：

  1. pcb中成员较多，描述所有当前进程信息，还包含了一些地址成员（pcb内核栈信息）又占用额外的系统资源，所以pcb 如果泄漏残留浪废较大
  2. 系统按照pcb可用数量创建进程，僵尸进程占用一个pcb
    wait（） waitpid() 可用来回收僵尸进程
孤儿进程——孤儿态

父进程先于子进程终止，子进程处理托管状态

孤儿进程被托管进程，托管进程只负责回收僵尸pcb,不会干预子进程任务，如果该孤儿进程任务为（持续申请系统资源）系统负担较大,危害较大

守护进程

守护进程：与终端无关，常驻后台执行的特殊进程
注：前台进程：进程执行过程中始终占有终端的控制权，不能同时输入其它命令；
后台进程：进程不接管终端，必须是非交互式的。