Linux系統(tǒng)程序設計教程之進程控制

linux系統(tǒng)程序設計教程之進程控制目錄CONTENTS進程概述進程控制進程間通信進程與線程進程控制的應用01CHAPTER進程概述進程的定義01進程是程序的一次執(zhí)行，是系統(tǒng)進行資源分配和調(diào)度的基本單位。02進程具有動態(tài)性、獨立性、制約性和層次性。03進程的狀態(tài)由進程控制塊PCB來描述，包括進程ID、內(nèi)存指針、文件描述符表等。就緒狀態(tài)進程已獲得除CPU之外所需資源，等待分配CPU。運行狀態(tài)進程占用CPU，執(zhí)行程序指令。阻塞狀態(tài)進程等待某個條件成立或某個資源可用。終止狀態(tài)進程正常結(jié)束或異常結(jié)束。進程的狀態(tài)01020304進程創(chuàng)建通過fork()系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建一個新進程，父進程和子進程共享代碼段，但數(shù)據(jù)段和堆棧段是獨立的。進程終止進程正常結(jié)束或異常結(jié)束時，系統(tǒng)會回收其資源并釋放PCB空間。進程退出進程執(zhí)行完畢或異常結(jié)束時，會向父進程發(fā)送一個退出狀態(tài)碼。進程回收父進程可以通過wait()或waitpid()系統(tǒng)調(diào)用回收子進程的資源。進程的創(chuàng)建與終止02CHAPTER進程控制進程的創(chuàng)建總結(jié)詞通過fork()系統(tǒng)調(diào)用，一個新進程被創(chuàng)建出來。詳細描述在Linux系統(tǒng)中，進程的創(chuàng)建主要通過fork()系統(tǒng)調(diào)用實現(xiàn)。fork()函數(shù)會創(chuàng)建一個與原進程幾乎完全相同的子進程，子進程是父進程的一個副本。進程可以通過exit()函數(shù)主動結(jié)束執(zhí)行?？偨Y(jié)詞進程在執(zhí)行完畢或者需要提前結(jié)束時，可以通過exit()函數(shù)來主動結(jié)束進程的執(zhí)行。exit()函數(shù)會終止進程并返回一個狀態(tài)碼給父進程。詳細描述進程的終止總結(jié)詞父進程可以使用wait()或waitpid()函數(shù)等待子進程結(jié)束。詳細描述當一個進程創(chuàng)建了子進程后，父進程可以使用wait()或waitpid()函數(shù)來等待子進程的結(jié)束。這樣可以確保子進程在父進程繼續(xù)執(zhí)行之前已經(jīng)完成了其任務。進程的等待VSLinux系統(tǒng)采用搶占式調(diào)度方式，根據(jù)不同的調(diào)度策略來決定哪個進程運行。詳細描述Linux系統(tǒng)采用搶占式調(diào)度方式，即系統(tǒng)會根據(jù)一定的調(diào)度策略（如時間片輪轉(zhuǎn)、短作業(yè)優(yōu)先等）來決定哪個進程可以運行。當一個進程的時間片用完或者主動釋放CPU時，調(diào)度器會選擇下一個可運行的進程。總結(jié)詞進程的調(diào)度03CHAPTER進程間通信也稱為無名管道或臨時管道，是一種半雙工的通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動。也稱為FIFO，是一種特殊的文件類型，通過文件名進行訪問，支持全雙工通信。匿名管道命名管道管道通信信號是進程間通信的一種方式，用于通知接收進程某個事件已經(jīng)發(fā)生。常見的信號有：SIGINT（中斷信號）、SIGTERM（終止信號）、SIGKILL（強制終止信號）等。信號通信共享內(nèi)存通信共享內(nèi)存允許多個進程訪問同一塊物理內(nèi)存空間，從而實現(xiàn)高效的進程間通信。共享內(nèi)存的創(chuàng)建、連接和斷開等操作需要使用特定的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)，如shmget、shmat和shmdt等。04CHAPTER進程與線程進程擁有獨立的內(nèi)存空間，線程共享進程的內(nèi)存空間。進程間通信(IPC)較為復雜，線程間通信(IPC)較為簡單。進程是系統(tǒng)級別的，線程是用戶級別的。進程是系統(tǒng)分配資源的基本單位，線程是CPU調(diào)度和分派的基本單位。進程擁有完整的地址空間，線程沒有獨立的地址空間。進程切換時，涉及到上下文切換和資源回收，線程切換時，只涉及到上下文切換。010203040506進程與線程的區(qū)別02030401進程與線程的聯(lián)系進程和線程都是由操作系統(tǒng)內(nèi)核進行管理的。進程和線程都可以進行創(chuàng)建、銷毀、掛起和恢復等操作。進程和線程都可以進行并發(fā)執(zhí)行，以提高程序的執(zhí)行效率。進程和線程都可以進行任務調(diào)度，以合理分配系統(tǒng)資源。主從模型生產(chǎn)者線程生產(chǎn)數(shù)據(jù)，消費者線程消費數(shù)據(jù)。生產(chǎn)者消費者模型管道模型事件驅(qū)動模型01020403多個線程之間通過事件進行同步和通信。主線程負責主要任務，從線程負責輔助任務。多個線程之間通過管道進行數(shù)據(jù)傳輸和通信。多線程編程模型05CHAPTER進程控制的應用系統(tǒng)監(jiān)控通過進程控制，可以監(jiān)控系統(tǒng)中的CPU、內(nèi)存、磁盤等資源的使用情況，幫助管理員了解系統(tǒng)的負載狀況和性能瓶頸。監(jiān)控系統(tǒng)資源使用情況進程控制可以用于實時響應系統(tǒng)事件，例如系統(tǒng)崩潰、硬件故障等，及時采取措施進行維護和修復。實時響應系統(tǒng)事件提高計算效率通過進程控制，可以將一個復雜的計算任務拆分成多個子任務，并在多個處理器核心上并行執(zhí)行，從而提高計算效率。充分利用硬件資源進程控制可以充分利用多核處理器和分布式計算資源，實現(xiàn)大規(guī)模并行計算，滿足高性能計算和云計算的需求。并行計算進程控制可以用于構建高