LSD第四章进程

LSD第四章：进程作者：下家山进程是正在运行的程序！一：实例解析1.1 Win7是如何管理进程的？1.2 linux中是如何查看任务管理器的PS命令【Ps命令及参数解释参考《ps命令解析》】1.3 看看自己写的程序在进程中是如何表现的既然进程是正在运行的程序，我们就来写两个程序，看运行它和不运行它，一个用户运行它和两个用户运行它有什么区别！1.3.1 代码1.3.2 编译1.3.3 一个用户运行两个进程思考，为什么不是一个一个即时显示字符，而是一块一块显示？查看进程1.3.4 一个用户同时运行一个程序的情况1.3.5 两个用户运行结果1.4 总结：1.4.1 linux上进程状态:【进程状态参考《进程状态模型.doc》】结合，裸板中的硬件中断来讲！1.4.2 进程的结构PID：每个进程都被分配一个唯一的数字编号，我们称为进程标识符【PID】。

PID的取值范围【2～32768】，当进程被启动时，系统将按顺序选择下一个未被使用的数字作为它的PID。

当数字已经回绕一圈时，新的PID重新从2开始。

【当我们在一个用户运行两个进程process1和process2的时候，看到系统连续分配的PID是4188和4189】操作系统通过PID对进程进行管理，PID是进程表的索引。

进程运行的代码可以共享：我们在【1.3.4】实验『一个用户同时运行同一个程序』时，我们看到有两个进程，但是我们的代码只有一份，这说明不管有多少个进程在运行某个程序，该程序是被共享的。

函数库(系统和标准)也可以被进程共享：我们在process1.c中(process2.c同理)调用了printf函数，该函数是C语言的函数库，属于系统函数库，printf可以被所有进程同时调用。

这样节省了磁盘空间！进程所使用的变量独立存在【不能共享】：这个实验代码，不足以证明这个问题。

我进行一下修改：这个程序运行时，打印的字符是我们运行前传进去的，并且保存在变量【ch = argv[1][0];】中。

如果，有两个进程运行这个程序，那么，ch的值肯定不一样，这个例子有力的说明了进程中的变量是独立存在于每一个进程中。

进程所使用的堆栈独立存在【不能共享】：我们把上面的程序改一下：这个程序，当被某个进程运行时，传进去的参数，没有通过变量中转，直接使用，【参数是放在栈里面的】，如果有几个进程同时运行这个程序，那么每个进程所使用的堆栈是独立存在的，不是共享的。

【exit和return的区别参考《return和exit的区别》】进程表：1）进程表就像一个数据结构，它把当前加载在内存中的所有进程的有关信息保存在一个表中；2）其中包括：进程的PID，进程的状态，命令字符串和其他一些PS命令输出的各类信息。

3）进程表的长度是有限制的，所以系统能够支持的同时运行的进程数也是有限制的。

早期的UNIX系统只能同时运行256个进程。

最新的实现版本已经大幅降低了这一限制，可以同时运行的进程数只与建立进程表的内存容量有关，而没有具体的数量限制。

【Ps执行结果就是从进程表中找到相关信息显示出来的。

】二：子进程，父进程，进程调度理解亲缘关系2.1 子进程：一般而言，每个进程都是由另一个我们称之为父进程的进程启动的，被父进程启动的进程叫做子进程。

我们从ps -ef命令打印信息里面可以看到，PID是当前进程的进程ID，而PPID是当前进程的父进程ID。

2.2 init进程我们知道，PID的取值范围是从2～32768，当我们执行ps -ef命令的时候，我们有没有发现还有一个PID为1的进程？什么是init进程呢？Linux系统启动时，它将运行一个名为init的进程，该进程是系统运行的第一个进程，它的进程号为1。

你可以把init进程看作是整个系统的进程管理器，是所有进程的祖先进程。

我们所看到的所有进程，要么是init进程启动的，不么是被init进程启动的其他进程启动的。

2.3 父进程【0】在Linux操作系统中，父进程也用PPID来进行管理。

我们在用ps -ef命令时，发现有PPID为的0父进程。

这又是怎么回事呢？Ps的另一种命令格式2.4 进程调度当我们执行命令ps ax时看到如下结果这里，2760号进程处于睡眠(等待，或阻塞)状态。

2867处于运行状态。

2.4.1 分时调度在单处理器系统中，同一个时间只有一个进程在运行，其他进程处于等待状态。

每个进程轮到的运行时间是非常短的(我们称之为时间片)是相当短暂的，这就给人一种多个程序在同时运行的假像。

2.4.2 时间片2.4.3 调度器Linux内核用进程调度器来决定下一个时间片应该分配给哪个进程。

它的判断依据是进程的优先级(优先级1比优先级2的级别要高)。

优先级高的进程运行得更为频繁。

进程的运行时间不可能超过分配给他们的时间片，它们采用的是抢先式多任务处理，所以进程的挂起和继续运行无需彼此之间的协作。

2.4.4 nice程序在一个如linux这样的多任务系统中，多个程序可能会竞争使用同一资源。

在这种情况下，执行短期的突发性工作并暂停运行来等待输入的程序，要比持续占用处理器来进行计算或不断轮询系统来查看是否有新的输入到达的程序要好。

我们称表现良好的程序为nice程序，操作系统根据nice值来决定它的优先级，一个进程的nice值为0，并根据这个程序的表现不断变化。

长期不间断运行的优先级一般会比较低。

例如：暂停来等待输入的程序会得到奖励。

这可以帮助与用户进行交互的程序保存及时的响应性。

在程序等待用户输入时，系统会增加它的nice值，使用renice命令调整它的值。

Nice命令是将进程的nice值增加10，从而降低该进程的优先级。

三，进程编程3.1 启动新进程【system】3.1.1 system执行shell命令我们可以用system函数来编写一个程序，让它替我们来运行ps命令。

System(“ps -o pid,ppid,command”)相当于$sh -c ps -o pid,ppid,command我们这里命令./system1的PID是5255，它的父进程是4649，因为进程system1是由-bash进程启动的，即我们通过在shell提示符下输入./system1回车实现的。

而sh -c ps -o pid,ppid,command这个命令的PID是5256，它的父进程是5255，即由system1来启动的；而命令ps -o pid,ppid,command这个命令的PID是5257，它由sh -c ps -o pid,ppid,command 启动的，所以它的父进程ID是52563.1.2 system执行用户命令上面system运行的是shell命令(系统命令)，我们可以运行用户自己的命令吗？3.1.3 system执行后台命令因为system函数用一个shell来启动想要执行的程序，所以可以把这个程序发到后台执行。

具体做法如下：实例解析：在第一个例子中，程序以ps -o pid,ppid,command为参数调用system函数，从而在程序中执行ps命令，整个程序在ps命令完成后才从system调用中返回。

第二个例子中，我们运行的是我们自己编译出来的命令；这两个例子的优缺点：好处：能够在代码中去执行某一个shell或者用户命令，不需要shell命令提示符。

缺点：程序必须等待system函数启动的进程结束后才能继续，因此我们不能立刻执行其他任务。

在第三个例子中，对system函数的调用将在shell命令( ps -o pid,ppid,command &)交给系统后立即返回。

由于它是一个在后台运行程序的请求，所以ps程序一启动shell就返回了，这与我们在shell提示符下执行下面这条命令的效果是一样的：$ps -o pid,ppid,command &困扰：在ps命令还未来得及打印出它的输出结果之前，system3程序就打印出字符串Done然后退出了。

在system3程序退出后，ps命令继续完成它的输出。

这类的处理往往会给用户带来很大的困扰。

输出信息乱了！如果想要用好进程，我们就需要对他们的行为进行细致的控制。

3.2 替换进程映像【exec函数】先看例程：例程解析：程序先打印它的第一条语句：Running ps -o pid,ppid,command with execlp接着调用execlp，execlp这个函数在当前环境变量(PA TH)里面寻找我们所给参数中的第一个参数”ps”为命令进行执行，并以第二个参数为命令参数。

就好象我们在shell提示符下执行了$ps -o pid,ppid,commandPs命令结束时，整个execlp程序结束，退出到shell命令提示符状态。

并没有返回到execlp函数，打印第二条语句Done。

事实上，这里发生的是，当execlp启动了ps -o pid,ppid,command后，ps 进程替代了execlp 进程。

Ps进程作为新进程，其pid,ppid,和nice值与原先execlp进程一样。

Execlp函数一带成功过渡到参数里面的进程，就不会返回！【常量指针与指针常量问题，参考《常量指针_指针常量.doc》】【Exec函数的详细介绍，参考《Exec函数.doc》】3.3 复制进程【fork】要想让进程同时执行多个函数，我们可以使用线程或从原程序中创建一个完全分离的进程，后者就像init的做法一样，而不像exec调用那样用新程序替换当前执行的进程。

我们可以通过调用fork创建一个新进程。

这个系统调用复制当前进程，在进程表中创建一个新的表项，新的表项中的许多属性与当前进程是相同的。

新进程几乎与原进程一模一样，执行的代码也完全相同，但新的进程有自己的数据空间，环境和文件描述符。

3.3.1 头文件与函数原型#include <sys/types.h>#include <unistd.h>Pid_t fork(void);3.3.2 函数功能Fork函数调用，复制当前进程，从而产生一个新进程。

被复制的进程叫父进程。

子进程除了有自己的数据空间，环境和文件描述符，进程表项中的其他部分包括执行代码与父进程一模一样。

返回值：Fork函数调用一次返回两个值，如果返回值为0，那么是子进程代码返回的，如果返回值大于0，那么是父进程所运行的代码返回的。

3.3.3 例程：3.3.4 例程解析：这个程序以两个进程的形式运行。

子进程被创建并且输出消息5次。

原进程(即父进程)只输出消息3次。

这样，造成的现象是：父进程在子进程打印完它的全部消息之前就结束了，因此我们将看到在输出内容中混杂着一个shell提示符。

3.4 等待一个进程【wati】当用fork启动一个子进程时，子进程就有了自己的生命周期并独立运行。