源码分析进程线程（看这一篇就够了）
源码分析进程线程（看这一篇就够了）3.资源，资源的链接比如内存，还有资源的限制和权限等。2.性质，由于unix有很多变种，进程有自己独特的性质。1、进程环境进程控制块PCB：就是进程在操作系统中的“户口”，具体实现是 task_struct数据结构：1.状态信息，例如这个进程处于可执行状态，休眠，挂起等。
作者 | 看，未来
责编 | 王晓曼
出品 | CSDN博客
初见进程，先查一下户口
1、进程环境
进程控制块PCB：就是进程在操作系统中的“户口”，具体实现是 task_struct数据结构：
1.状态信息，例如这个进程处于可执行状态，休眠，挂起等。
2.性质，由于unix有很多变种，进程有自己独特的性质。
3.资源，资源的链接比如内存，还有资源的限制和权限等。
4.组织，例如按照家族关系建立起来的树（父进程，子进程等）。
2、进程状态
运行状态R（TASK_RUNNING）
可中断睡眠状态S（TASK_INTERRUPTIBLE）
不可中断睡眠状态D（TASK_UNINTERRUPTIBLE）
暂停状态T（TASK_STOPPED或TASK_TRACED）
僵死状态Z（EXIT_ZOMBIE）
退出状态X(EXIT_DEAD)
以上两部分，了解即可
3、进程原语
（1）fork
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
功能：子进程复制父进程中的0~3G空间和PCB 但ID号不同。
Fork调用一次返回两次
父进程中返回子进程ID (就是大于0的意思)
子进程返回0
读时共享写时复制，可保高效
与之相关函数：
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>
pid_t getpid(void); //获取进程ID
pid_t getppid(void); //获取父进程ID
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
uid_t getuid(void);//返回实际用户ID
uid_t geteuid(void);//返回有效用户ID
进程的产生方式：
进程的产生有多种方式，但是追本溯源是相通的。
(1)复制父进程的系统环境（放心，只要是你开的进程，肯定有父进程）
(2)在内核中建立进程结构
(3)将结构插入到进程列表，便于维护
(4)分配资源给该进程
(5)复制父进程的内存映射消息
(6)管理文件描述符和链接点
(7)通知父进程
下面是一张进程列表的图，命令：Pstree。
可以看到Init是所有进程的父进程，其他进程都是有Init进程直接或间接Fork出来的。
（2）Exec族为什么需要Exec函数？
-
Fork子进程是为了执行新程序（Fork创建了子进程后，子进程和父进程同时被OS调度执行，因此子进程可以单独的执行一个程序，这个程序宏观上将会和父进程程序同时进行）。
-
可以直接在子进程的IF中写入新程序打代码。但这样不够灵活，因为我们只能把子进程程序的源代码贴过来执行（必须知道源代码，而且源代码太长了也不好控制）使用Exec族函数运行新的可执行程序。Exec族函数可以直接把一个编译好的可执行程序直接加载运行。
-
有了Exec族函数后，典型打父子进程程序是这样的：子进程需要运行的程序被单独编写、单独编译链接成一个可执行程序(Hello)。主进程为父进程，Fork创建了子进程后在子进程中Exec来执行Hello，达到父子进程分别做不同程序同时（宏观上）运行的效果。
代码贴这儿，看这里讲解Exec族：
#include<unistd.h>
int execve(const char *path char *const argv[] char *const envp[]);//这个是真正的系统调用
//以下的函数最后都是调用这个函数
int execl(const char *path char *const argv ···);
int execlp(const char *file char *const argv ···);
int execle(const char *path char *const argv ···· char *const envp[]);
int execv(const char *path char *const argv[]);
int execvp(const char *file char *const argv );
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <errno.h>
int main(void)
{
pid_t pid;
if((pid = fork) < 0)
{
perror("fork");
exit(1);
}
else if(pid == 0)
{
/* child */
execl("/bin/ls" "ls" "-l" "-a" );
}
else
{
printf("parent child id = %d.\n" pid);
}
return 0;
}
（3）Wait/Waitpid
这里几个概念：
-
僵尸进程：子进程退出，父进程没有及时回收，子进程成为僵尸进程
-
孤儿进程：父进程退出，而子进程没有退出，子进程成为孤儿进程
-
Init进程：1号进程，负责收留孤儿进程，成为他们的父进程
有5种方式终止进程：
（1）main返回
（2）调用exit
（3）调用_exit
（4）调用abort（给自己发送异常终止信号）
（5）由一个信号终止
#include<sys/types.h>
#include<sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);
//这里的status为一个整形指针，是该子进程的返回状态。若该指针不为空，则可以通过该指针获取子进程退出时的状态。
pid_t waitpid(pid_t pid int *status int options);
// pid是进程号
/*
<-1 回收指定进程组内的任意子进程
-1 回收任意子进程
0 回收和当前waitpid调用一个组的所有子进程
>0 回收指定ID的子进程
*/
//options：
/*
WNOHANG:强制回收，不阻塞。
WUNTRANCED:一般用上面那个
*/
来个联系方式吧，进程间通信
常用的通信方式有：管道、消息队列、共享内存、文件空间映射。1、管道：两个进程间通信，最古老的通信方式了。2、消息队列：在内核中建立一个链表，发送方按照一定标识将数据发送到内核中，内核将其放入链表。
接收方发送请求后，内核按照标识取出消息。
消息队列是一种完全异步的通信方式。
3、共享内存：共享内存是将内存中的一段地址，在多个进程间共享。多个进程通过挂载在自己名下的地址直接对共享内存进行操作。4、文件空间映射：Mmap函数用来将文件或设备空间映射到内存中，可以通过对映射后的内存空间操作来获得与操作文件一致的效果。进程间同步
进程间同步的方法主要有system信号量和进程间锁。
家庭关系如何？（进程间关系）
1、进程组一个或多个进程组成的集合，进程组的组ID是一个正整数。
//获取当前进程组组ID
pid_t getpgid(pid_t pid);
pid_t getpgrp(void);
几个概念：
-
组长进程：进程ID号等于组ID。
-
组长进程可以创建一个进程组，创建该进程组中的进程。
- 只要进程中有一个进程存在，进程组就存在，与组长进程是否终止无关。
-
进程组生存期：进程组创建到最后一个进程离开（终止或转移到另一个进程组）
//一个进程可以为自己或子进程设置进程组ID
int setpgid(pid_t pid pid_t pgid);
//非root进程只能改变自己创建的子进程，或有权限操作的进程
2、会话
pid_t setsid(void);
- 调用进程不能是进程组组长，该进程变成新会话的首进程。
-
该进程成为一个新进程组的组长进程。
-
需要有Root权限（Ubunt不需要）
-
新会话丢弃原有控制终端，该会话没有控制终端。
-
建立新会话时，先用Fork，然后父进程终止，子进程调用。
pid_t getsid(pid_t pid);
用于查看当前进程的会话ID。
注意点：组长进程不能成为新会话首进程，新会话首进程必定成为组长进程。
来串伪代码：
#include<unistd.h>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
int main
{
pid_t pid;
pid = fork;
if(pid == 0)
{
//打印：
getpid;//进程ID
getpgid(0);//组ID
getsid(0);//会话ID
sleep(10);
setsid;//子进程设为会话组长
//子进程非组长进程，故其成为新会话首进程，且成为组长进程。
//该进程ID即为会话进程ID
//再打印一遍
getpid;//进程ID
getpgid(0);//组ID
getsid(0);//会话ID
}
}
程序、进程与线程的区分
这个问题老师问过我，当时我没答上来。1、进程是动态的，程序是静态的。2、一个进程只能对应一个程序，而一个程序可以对应多个进程。
从操作系统方面来看，进程代表的是操作系统分配的内存、CPU时间片等资源的基本单位，是为正在运行的程序准备的运行环境。
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