4 linux线程与进程

第4章 进程与线程 4.1进程 2.进程 什么是程序？ 进程的定义：可并发执行的程序在一个数据集合上的运行过程。 进程的特性 动态性：进程具有一定的生命周期，它由创建而产生，由调度而执行，因得不到自由而暂停执行，由撤销而消亡。 并发性：多个进程在同一时间内同时执行(有别于并行) 独立性：系统中处理机调度的基本单位，系统自由分配的基本单位。 异步性：进程安装独立的、不可确定的时间发生 4.进程的状态及转换 一、进程的基本状态 执行态：进程获得CPU，开始执行 就绪态：已经获得除CPU之外的资源 阻塞(等待)态：进程遇到某些阻塞事件二暂停执行的状态 二、进程的状态转换 5、进程的组成 程序段 数据段 进程控制块(Process Control Block) 1.系统为了管理进程设置了一个专门的数据结构，用于记录进程的外部特征，描述进程的动态变化过程，这就是PCB。 2.PCB的内容： 记录了管理进程所必须的信息 标识信息 进程表示(进程名字、内部标识)、用户名 说明信息 进程状态、等待原因、进程程序和数据的存储信息 现场信息 记录保存了重要寄存器、时钟等内容，用于恢复断点 管理调度信息 进程优先数、进程队列指针、消息队列指针、进程使用的资源清单、进程家族关系、进程当前打开的文件 进程控制块(Process Control Block) 1.系统为了管理进程设置了一个专门的数据结构，用于记录进程的外部特征，描述进程的动态变化过程，这就是PCB。 2.PCB的内容： 记录了管理进程所必须的信息 标识信息 进程表示(进程名字、内部标识)、用户名 说明信息 进程状态、等待原因、进程程序和数据的存储信息 现场信息 记录保存了重要寄存器、时钟等内容，用于恢复断点 管理调度信息 进程优先数、进程队列指针、消息队列指针、进程使用的资源清单、进程家族关系、进程当前打开的文件 3.PCB表 为了便于管理，把所有PCB用数组或链表组织在一起 进程的控制 1、CPU的两种执行状态 为了保护系统中的关键数据不被侵犯采取的措施。 (1)系统态：CPU能执行任何指令，能访问任何寄存器、存储器 (2)用户态：不能执行特权指令，不能随意访问寄存器、存储器 2.操作系统的内核 中断处理 时钟管理 原语操作：指具有原子性的操作。要么全完成，要么全不完成。 进程管理 存储器管理 设备管理 3.进程的创建时机 用户登陆 作业调度 提供服务 应用请求 4。进程创建过程 取得一个空白PCB 为进程分配必要的资源 初始化PCB 将PCB插入就绪队列 5.Linux中的进程创建 Linux在启动时运行在核心态，此时只有初始化程序在执行——初始进程 系统初始化结束时，初始进程启动一个核心进程(线程)init，然后执行空循环，什么也不做。 除init外,所有进程都是由其他进程创建的。 什么是Init进程? Init进程的进程表示号为1，是系统中第一个真正的进程，是其他进程的祖先 Linux中 如何创建进程？ linux中提供了系统调用函数fork和clone，用来创建子进程 do_fork()函数：是内核函数， fork和clone是通过此函数完成子进程的创建 6.进程的终止 (1)进程终止的时机 进程的正常结束 在进程执行期间调用exit，或在main函数中执行return语句，或者main函数执行完，进程就正常结束。 进程的异常结束 由于出现错误或故障而被迫结束。如：程序访问越界的内存、特权指令错、被0除、电源故障等。 在linux中，进程调用abort或收到进程外所发来的信号而结束，就是异常结束。 6.进程的终止 (2)进程终止的过程 不管进程是正常还是异常结束，都是由OS内核的进程终止原语来完成进程的终止。 进程的终止原语完成的工作： 1)取得当前进程的PCB 2)归还进程所占的资源，如：关闭打开文件、退出文件系统等 3)进入进程调度程序 6.进程的终止 (3)linux中的进程终止 通过调用内核函数do_exit() do_exit()的工作过程： 首先取得当前进程task_struct结构 根据PCB中的内容进行资源的归还 通知其父进程和子进程“我将结束” 最后调用内核函数schedule()重新进行进程调度 7.进程的阻塞和唤醒 (1)进程阻塞和唤醒的时机 当进程请求系统为它服务时，系统不能马上提供服务，此时进程进入阻塞态 启动了无法马上完成的操作，如I/O操作，则进入阻塞态；当I/O操作完成时，系统会唤醒该进程。 进程间相互合作时，需要等其他进程的运行结果，此时进入阻塞态；直到运算结果出来，则被唤醒。 有些系统服务进程，如：打印服务进程 7.进程的阻塞和唤醒 (2)进程阻塞的过程 阻塞是