进程
一、基本概念
- 进程：是程序动态执行过程，包括创建、调度、消亡
- 程序：存放在外存的一段数据的集合
二、进程创建
（一）进程空间分布
- 每个进程运行起来后，操作系统开辟0-4G的虚拟空间
- 进程空间：用户空间+内核空间（不允许用户访问）
- 用户空间：文本段（文本区）+数据段（数据区）+系统数据段（堆区、栈区）
- 文本段：存放代码和指令
- 数据段：字符串常量、已初始化全局变量/静态变量，未初始化全区变量/静态变量
- 数据区存放数据特点：未初始化值为0、编译时开辟空间、程序结束回收空间。
- 系统数据段：堆区（malloc空间）、栈区（局部变量、函数运行）
- 堆区存放数据特点：malloc申请堆区空间、free释放堆区空间、注意避免内存泄漏
- 栈区存放数据特点：未经初始化值为随机值，执行到变量定义开辟内存空间，超过变量作用 域回收变量空间
（二）虚拟地址和物理地址
- 虚拟地址：所有能被用户看到的地址均为虚拟地址，表示用户可以寻址的范围
- 物理地址：内存存放数据对应的实际硬件物理地址
- MMU：虚拟地址与物理地址之间的映射由内存单元（MMU）完成
（三）多进程存储
1.存储方式
1.1：多个进程空间在操作系统中存储时，空间是独立的（物理地址时独立的）
1.2：多个进程在操作系统中共用一个虚拟内存空间（虚拟地址是共享的）
（四）进程的调度
1.常见的进程调度算法
1.1先来先执行，后来后执行
1.2高优先级调度算法
1.3时间片轮转调度算法
1.4多级队列调度算法
1.5负载均衡调度算法
2.进程调度本质
2.1宏观并行，微观串行
2.2宏观分析：一个CPU同时执行多个进程任务
2.3微观分析：一个CPU在多个进程任务中高速切换保障多任务执行
（五）进程相关的命令
1.top
2.ps -ef
3.ps-aux
4../a.out &:后台执行进程（a.out）任务
5.fg 编号（通过jobs查看）：后台执行的任务放到前台执行
6.jobs：查看终端下所有后台进程任务
7.nice/renice
8.kill/killall
（六）进程的状态
| 进程状态 | 标识 | 含义 |
| 就绪态/运行态 | R | 进程位于CPU任务调度的队列中 |
| 可唤醒等待态 | S | 等待某个资源的来，资源到来后被唤醒加入调度队列 等待过程可以被打断 |
| 不可唤醒等待态 | D | 等待某个资源的来，资源到来后被唤醒加入调度队列 等待过程不可以被打断 |
| 停止态 | T | 用户人为让进程任务暂停等待 |
| 僵尸态 | Z | 进程代码运行结束，空间尚未被回收 |
| 结束态 | X | 进程代码运行结束，空间被回收 |
三、进程相关函数接口
1.fork
注意：
- 子进程拷贝父进程文本段、数据段、系统数据段
- 父进程与子进程空间独立，同一份代码中的变量和数据都会在父子进程中各有一份，父子进程修改自己的空间数据不会影响对方的空间
- 进程的PID不一样
- fork的返回值不一样，父进程返回子进程的PID，子进程返回0
- PID：父进程一定是>0的
2.getpid 和getppid
3.exit与_exit
注意
- 在主函数中调用exit和return功能保持一致
- return在函数内部将结束该函数
- exit在函数内部会将进程结束
- exit会在结束前刷新缓存区
- _exit不会刷新缓存区
4.进程回收
4.1wait和waitpid
注意：
- wait具有阻塞等待功能，等到有子进程结束才会回收子进程继续向下执行
- wait可以实现父子进程任务的同步
- waitpid可以非阻塞回收子进程空间
- waitpid可以回收指定子进程空间
四、进程消亡
（一）孤儿进程：父进程先结束，子进程会成为孤儿进程，被init进程收养
（二）僵尸进程
1.是每个进程结束必然经历的阶段
2.产生原因：子进程结束后，父进程没有回收子进程空间，导致进程执行结束，空间依然被占用的状态
3.如何吧面产生僵尸进程？
- 父进程先结束，子进程成为孤儿进程，孤儿进程被init收养，子进程在结束，init进程回收进程空间
- 子进程结束，父进程回收子进程空间
五、exec函数族
1.exec函数族
- 利用进程空间执行另外一份代码
- exec常用搭配fork使用，fork负责创建新的子进程，exec负责让子进程执行自己的代码
2.主函数传参
3.system函数
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