进程的基础知识

参考

基本概念

程序是存储在硬盘上的编译生成的二级制可执行文件.不占用系统资源,是具体的.

进程是一个二进制程序(在内存中)的执行过程.占用系统资源,是抽象的.

启动程序时,程序的文件会被加载到内存中,产生进程,结合系统分配的资源完成运行,程序关闭或退出时,进程会结束.

进程处理机制

1个单核CPU(或CPU的一个核心)在一个时间点只能处理一个进程.

我们用电脑同时运行多个程序,是因为操作系统的”多道程序设计”技术,内核控制CPU在多道进程间切换,它将CPU的整个生命周期划分为多个长度相同的时间片,在每个时间片内只处理一个进程.

CPU划分的时间片是微小的(比如纳秒),以及CPU的运算速度非常快,所以使用时感觉是同时运行多个程序.多核CPU在同时,多进程运行方面比单核CPU有优势.

假如内存中只有3个进程A,B,C,CPU时间片分配情况

进程的属性

OS内核能够区分进程并可获取进程属性,进程属性保存在名为进程控制块(Process Control Block)的中结构体中,内核为每个进程维护一个进程控制块,用于管理进程属性.

标识符

(1)进程标识符(Process Identifier)PID,32位非负无符号整形数据,进程的唯一标识,用来标识不同进程.

(2)父进程标识符(Parent Process Identifier)PPID,创建子进程的父进程对应的PID,在linux系统中,除init进程(编号为1)外,其余进程都有父进程. 吗

(3)用户标识符(User Identifier) UID ,标识创建这个进程的用户。PCB结构体中有euid概念(Effective User Identifier) ,即有效用户标识符,标识以有效权限发起进程的用户。例:用户yangliuan 以root权限发起进程,那么进程的uid对应的用户为yangliuan,进程的euid对应用户为root

(4)组标识符(Group Identifier)GID,标识创建进程的用户所属组。euid对应的组标识符为egid(Effective Group Identifier)

<?php
echo '进程标识[PID]:', posix_getpid(), PHP_EOL;
echo '父进程标识符[PPID]:', posix_getppid(), PHP_EOL;
echo '用户标识符[UID]:', posix_getuid(), PHP_EOL;
echo '有效用户标识符[EUID]:', posix_geteuid(), PHP_EOL;
echo '组标识符[GID]:', posix_getgid(), PHP_EOL;
echo '有效组标识符[EGID]:', posix_getegid(), PHP_EOL;

进程的状态

(1)就绪态

进程所需资源已经分配到位,只等待CPU,当可以使用CPU时,进程会立即变为运行态,内核会维护一个运行对列,用来装载所有就绪态的进程,当CPU空闲时,内核会从队列中选择一个进程,为其分配CPU

(2)运行态

进程处于此状态时会占用CPU,处于此状态的进程数量必定小于等于处理器数量,因为每个CPU在一个时间点只能运行一个进程

(3)睡眠态

此状态的进程不能占用CPU

不可中断睡眠态,是由外部I/O调用造成,等待外部I/O硬件设备响应,此状态不可中断,即我们常说的阻塞。举例进程向硬盘读写数据时,为了保证数据的一致性,在得到磁盘回复前,它是不能被其他进程或者中断打断的,这个时候的进程就处于不可中断状态

可终端睡眠态,进程对应的当前用户请求已处理完毕,暂时退出退出CPU,当用户再次发出请求,会立即被唤醒,这种状态被称为挂起,程序中常用的方法是sleep() (php为例) ,类比可以理解为汽车已点火,但是没有往前开。

(4)终止态

进程已运行完毕,此时进程不会被调度,也不再占用CPU

进程状态转换示意图

寄存器信息

页表指针

进程组与会话

进程控制

进程间通信

管道

消息队列

信号

共享内存