linux进程与线程汇总

n 僵死状态
进程执行了exit()函数后进入该状态，即进程被终止 u 此状态将由父进程执行wait()系统调用而“唤醒”， 真正终止该进程，并回收其资源 u 处于该状态的进程是死进程，属于系统中的垃圾，必 须进行相应处理以释放其占用的资源
u
n 死亡状态：僵死进程被父进程回收后的状态
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P8
进程的特性
►进程的特性：
n 动态性：进程的实质是程序的一次执行过程，进 程是动态产生，动态消亡的； n 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执 行； n 独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同 时也是系统分配资源和调度的独立单位； n 异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执 行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的 速度向前推进。
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►进程控制块与进程关系：
n 每个进程有唯一的PCB。 n 操作系统（OS）根据PCB管理进程。 n 利用PCB实现进程的动态、并发。 n PCB是进程存在的唯一标志。
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P14
进程控制块PCB
►PCB的内容
n 标识信息：进程标识、用户名 n 说明信息：进程状态、等待原因、进程程序和数 据的存储信息 n 现场信息：记录重要寄存器、时钟等内容，用于 恢复断点 n 管理调度信息：进程优先级、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
进程的产生与终止
► 进程的产生 n 交互式环境中，合法用户终端登陆。 n 批处理环境中，为响应一个任务的要求而产生进程。 n 当运行中获取用户程序提出的某种请求后，OS可以 代用户程序产生进程以实现某种功能。 n 基于应用进程的需要，由已存在的进程产生另一个 进程，以便使新程序以并发运行方式完成特定任务。 当一个进程生成另一个进程时，生成进程称为父进 程，而被生成进程称为子进程。 ► 进程的终止 n 正常结束、超时限制、内存不足、I/O失败、非法指 令等
唤醒
低优睡眠
高优睡眠
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P12
进程的组成
►操作系统控制结构
n n n n 内存表用来跟踪主存和辅存。 I/0表用来管理I/0设备和通道。 文件表提供当前存在文件中的信息。 进程表用来管理进程。
►进程的组成
n 程序段：进程所对应的可执行程序； n 数据段：程序运行过程中要用到的数据或工作区； n 进程控制块（PCB）：为管理进程设置的一个专门的数 据结构，用于记录进程的外部特征，描述进程的运动变 化过程。
P26
进程的创建
► Linux中的进程创建
n init_task：
u
u
Linux在启动时运行在核心态，这时只有初始化程序 在执行是系统的第一个进程，因此称为初始进程。 init_task在系统初始化结束后，初始进程启动一个 核心进程，称为init。然后执行空闲循环，什么也不 做。当系统没有其他工作时，调度程序会运行这个空 闲进程。
►进程映像：
n 程序和数据是进程的静态部分，可见 n PCB是进程的动态部分，不可见 linux操作系统 华软软件学院电子系
P13
进程控制块PCB
►进程控制块（PCB）
n PCB---Process Control Block n 记录了OS控制和管理进程的所需的所有信息， 是进程属性的动态描述(PCB在Linux中对应 task_struct，也称为PD；PCB在Unix中对应 于proc和user结构)
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Linux的进程状态转换模型
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Linux中与进程相关的命令
PS
ps —— Processes Snapshot 句法：ps [OPTIONS]
功能：对系统中的进程进行监控
[OPTION]参数如下：
l：长格式输出 u：按用户名和启动时间顺序来显示进程 j：用任务格式来显示进程 f：用全格式来显示进程 a：显示所有用户的所有进程 x：显示无控制终端的进程
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P2
单道与多道程序设计
►多道程序设计的提出
n 单道程序设计
u
u
执行特点：静态的、孤立的 具体特性：顺序性、封闭性、可再现性、资源独占性
为了充分有效地利用计算机 的有限资源，提出了多道程序设计
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P3
n 并发执行及“与时间有关的错误” u 并发执行，是指多个程序段之间在执行时间上重叠。 u 多程序段同时在系统中运行 u 宏观上并行，微观上串行 u 资源共享 u 问题： l 资源冲突，甚至死锁 l “与时间有关的错误”
教学内容
►进程的概念
►进程的特性
►进程的状态及其转换
►进程的控制
►Linux中的进程控制 ►线程
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P1
教学要求
►掌握程序、进程、线程的区别 ►掌握进程的基本状态及状态转换 ►了解进程控制块（PCB）的内容 ►重点掌握linux系统中进程相关的命令、系统 调用、库函数
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Linux中与进程相关的命令
TOP
句法：top [OPTIONS] 功能：实时显示系统中各个进程的资源占用状况 TOP命令是一个动态显示过程，可以通过用户按键来不断 刷新当前状态。
TOP命令是Linux下常用的性能分析工具
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操作系统内核
► CPU的两种执行状态：系统态和用户态 n 系统态/核心态（特态或管态）：该状态下，CPU能执行 指令集中任何指令； n 用户态（常态或目态）：该状态下，CPU只能执行一般的 指令，不能执行特权指令。 ► 操作系统内核功能 n 中断处理 n 时钟管理 n 原语操作 n 进程管理 n 存储器管理 n 设备管理
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P15
Linux系统中的PCB
►Linux系统中的PCB
n 在Linux中，任务和进程是同一概念 n Linux中的PCB即任务数据结构： task_strcut，也称为进程描述符PD （ Processor Descriptor） n 定义在include/linux/sched.h中
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P18
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Linux PCB中的进程状态（state）
n 暂停状态
u u
u
进程暂时停止运行以接受某种特殊处理 通常当进程接收到SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN 或 SIGTTOU信号后就处于这种状态（关于信号，将 在以后讲述） 例如，正接受调试的进程就处于这种状态
►阻塞态（Blocked）
n 指进程因等待某种事件的发生而暂时不能运行的 状态，即使CPU空闲，该进程也不可运行。处于 阻塞状态的进程可以有多个。
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P10
进程状态之间的转换
进程占有CPU
进程被调度 获得CPU
运行
时间片用完 或被抢占 已获得事件 或等待的资源
因等待某种事件 或者资源而无法运 行，即使CPU空闲， 该进程也不可运行 等待某 事件或 资源。
具备运行 条件，但 暂无CPU
就绪
阻塞
进程的状态及其转换
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P11
Unix进程状 态及其变迁
内存就绪
运行
exit
等待
低优睡眠 高优睡眠
换出
换出
换出
就绪
换入
唤醒
等待
外存就绪
init进程的进程标识号为1，是系统中第一个真正的 进程有自己的PCB。是系统中其他进程的祖先。
n init：
u
n 除init外，Linux所有进程都由其他进程创建； 用户态中，可调用fork或clone来创建子进程。
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P9
进程的基本状态
►运行态（Running）
n 进程占有CPU，并在CPU上运行。在单CPU系统中， 最多只有一个进程处于运行态。
►就绪态（Ready）
n 一个进程已经具备运行条件，但由于无CPU暂时 不能运行的状态（当调度给其CPU时，立即可以 运行）。处于就绪状态的进程可以有多个。队列 的排列次序一般按优先级大小来排列。
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P22
Linux中与进程相关的命令
kill
关闭进程：kill 进程号 kill -9 进程号（强行关闭） kill -1 进程号（重启进程） 结束所有进程：killall 查找服务进程号：pgrep 服务名称 关闭进程：pkill 进程名称
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Linux中与进程相关的命令
PS
-A：列出所有的行程
-w：显示加宽可以显示较多的资讯
-au：显示较详细的资讯 -aux：显示所有包含其他使用者的行程
-e：显示所有进程，环境变量
-f：全格式 -h：不显示标题
-l：长格式
注意区分“ps aux”和“ps -aux”命令
►进程与程序的关联
n 进程是程序的一次执行过程，即一个执行实例 n 程序与进程存在：1:1、1:n的关系 n 进程与程序存在：1:1、1:n的关系
►进程与程序的区别
n 程序：静态、指令集合、无生命周期、可保存、不是进 程调度和分配资源的单位 n 进程：动态、执行过程、有生命周期、不可保存、是进 程调度和分配资源的单位 n 进程是由程序、数据和进程控制块三部分组成；进程具 有创建其他进程的功能，而程序没有。
►进程和程序的分类
n 系统进程（系统程序的执行过程） n 用户进程（用户程序的执行过程）
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P6
生活中的程序与进程举例
菜 谱
按照菜谱做菜的过程
程 序
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进 程
简单理解：所有正 运行的程序都叫做 进程，程序只有在 被系统载入了内存 并运行后才能够叫 做进程。 华软软件学院电子系 P7
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P16
Linux系统中的PCB
►Linux PCB（task_struct)
n 包含进程所有信息 n task_struct数据结构很庞大，但并不复杂，按功能将所 有域划分：
u u u u u u u u
u
u u u
1、进程状态（State） 2、进程调度信息（Scheduling Information） 3、各种标识符（Identifiers） 4、进程通信有关信息（IPC：Inter_Process Communication） 5、时间和定时器信息（Times and Timers） 6、进程链接信息（Links） 7、文件系统信息（File System） 8、虚拟内存信息（Virtual Memory） 9、页面管理信息（page） 10、对称多处理器（SMP）信息 11、和处理器相关的环境（上下文）信息（Processor Specific Context） 12、其它信息 华软软件学院电子系
单道与多道程序设计
单道程序设计
多道程序设计
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P4
进程的定义
►进程的定义：进程是可并发执行的程序在一个数据 集合的运行过程。它是操作系统动态执行的基本单 元，是系统进行资源分配的独立单位。
启动浏览器IE后, 得到的进程
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P5
进程与程序及其分类
P17
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Linux PCB中的进程状态（state）
n 可运行状态
u u u
进程正在运行（运行态）、或者正准备运行（就绪态） 正在运行的进程就是当前进程 准备运行的进程只要得到CPU就可以立即投入运行， CPU是这些进程唯一等待的系统资源
n 可中断等待态、不可中断等待态
u
进程正等待某个事件（event）或某个资源 u 一定处于系统中的某个等待队列（wait_queue）中 u 两种等待态的差异： l 可中断等待态：可被信号唤醒，被唤醒后进入可运 行态,等待被调度； l 不可中断等待态：因等待硬件资源，如某个通道、 端口等，在任何情况下都不能被打断，直到资源满 足。资源满足后只能用特定的方式来唤醒它，例如 唤醒函数wake_up（）等
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P25
进程的创建
► 进程创建的时机
n n n n 用户登录 作业调度 提供服务 应用请求
► 进程创建的过程
n 取得一个空白PCB，生成一个唯一的进程标识 号（一般是数字形式） n 为新进程分配必要的资源 n 初始化PCB将新进程的PCB插入就绪队列
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