目錄

一，操作系統（Operator System）

1-1概念

1-2設計操作系統的目的

1-3核心功能

1-4系統調用和庫函數概念?

二，進程（Process）

2-1進程概念與基本操作

?2-2task_struct結構體內容

2-3查看進程

2-4通過系統調用創建進程?

三，進程狀態

?運行狀態（running）

阻塞狀態（sleeping）

掛起狀態

z(zombie)僵尸狀態

僵尸進程危害

孤兒進程

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一，操作系統（Operator System）

1-1概念

任何計算機內部都包含一個基本的程序集合，成為操作系統（OS）。

操作系統包括：

• 內核（進程管理，進程調度，文件管理，驅動管理等）
• 其他程序（例如函數庫，shell程序等）

1-2設計操作系統的目的

對下，與硬件交互，管理所有的軟硬件資源

對上，為用戶程序（應用層程序）提供一個良好的執行環境

1-3核心功能

操作系統“管理”硬件。

如何管理：

• 先描述起來，用struct結構體描述信息
• 再組織，用鏈表或者其他高效的數據結構將struct對象組織起來

1-4系統調用和庫函數概念?

在開發角度，操作系統對外會表現為一個整體，但是會暴露自身的部分接口，供上層開發使用，這部分由操作系統提供的接口，稱為系統調用。

系統調用在使用上，功能比較基礎，對用戶的要求相對較高，所以，有心的開發者會對部分系統調用做封裝，從而形成庫，有了庫，就很方便上層用戶和開發者進行二次開發。

二，進程（Process）

2-1進程概念與基本操作

概念：進程是指程序的一個執行實例，正在執行的程序等。

內核層面概念：每個進程擁有獨立的內存空間，系統資源和執行狀態，是操作系統進行資源分配和調度和核心對象。

操作系統描述進程的的數據結構—PCB（process control block）

PCB基本概念：進程信息被放在一個叫做進程控制塊的數據結構中，可以理解為進程屬性的集合。

• 在Linux操作系統下的PCB是：task_struct
• task_struct是Linux內核的?種數據結構，它會被裝載到RAM(內存)?并且包含著進程的信息。

進程=內核數據結構+自己的代碼和數據。

進程=task_struct+自己的代碼和數據。?

同一時刻，可能會有多個可執行程序被加載到內存，而操作系統要對這些可執行程序進行管理，?在操作系統層面上，就會在內部會建立一個task_stuct 對象，里面保存了該可執行程序的代碼地址，數據地址等各種信息。將這些task_struct使用鏈表或者其他數據結構管理起來，那么操作系統對進程的管理就轉化為對鏈表的管理。

?2-2task_struct結構體內容

• 標識符：描述本進程的唯一標識符，用來區別其他進程
• 狀態：任務狀態，退出碼，退出信號等。
• 優先級：相對于其他進程的優先級
• 內存指針：包括程序代碼和進程相關數據的指針，還有和其他進程共享的內存塊的指針
• 上下文數據: 進程執?時處理器的寄存器中的數據
• IO狀態信息: 包括顯?的IO請求,分配給進程的IO設備和被進程使用的文件列表。
• 其他信息......

2-3查看進程

1，進程的信息可以通過/proc系統文件夾查看

2，大多數進程信息同樣可以使用top和ps這些用戶及工具來獲取

ps aux? #顯示所有進程信息

top? #動態查看進程資源占用

3，通過系統調用獲取進程標識符?

系統調用

getpid()? ?#當前進程ID（PID)

getppid() #父進程ID（PPID)

?

2-4通過系統調用創建進程?

• fork有兩個返回值
• 父子進程共享代碼，數據格子開辟空間，私有一份（采用寫時拷貝）
• fork之后通常要用if進行分流

創建一個子進程，將父進程的task_struct會拷貝一份給子進程，但是會有部分的數據時需要修改的，比如進程的唯一標識符pid。子進程會共享父進程的代碼數據，相當于發生了淺拷貝。

?pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
? ? // 子進程代碼
} else {
? ? // 父進程代碼
}

三，進程狀態

操作系統中會存在多個進程。每個進程可能會存在不同的狀態，有的進程正在運行，有的進程正在被調度，有的進程處于掛起等等。CPU要執行這些進程，這些進程的task_struct中會保存指向代碼和數據的指針。操作系統會維護一個運行隊列（running queue)，存放要運行的task_struct，這個隊列就叫做調度隊列，其中的一個個task_struct就是要被調度的進程。

本質上，進程狀態就是task_struct結構體中的一個變量，用來記錄當前進程的狀態，在操作系統內部通過宏定義的方式，標識不同的狀態。

例如，下面的狀態在Kernel源代碼的定義：

static const char *const task_state_array[] = {

"R (running)", /*0 */

"S (sleeping)", /*1 */

"D (disk sleep)", /*2 */

"T (stopped)", /*4 */

"t (tracing stop)", /*8 */

"X (dead)", /*16 */

"Z (zombie)", /*32 */

};

• R運行狀態（running）: 并不意味著進程一定在運行中，它表明進程要么是在運?中要么在運? 隊列里。
• S睡眠狀態（sleeping): 可中斷休眠，淺度睡眠，就是阻塞狀態。該狀態下的進程是可以被殺掉的。
• D(Disk sleep):不可中斷休眠，Disk是磁盤的意思。該狀態下的進程是無法被殺掉的。比如一些進程在進行IO的時候，是不允許被殺掉的。在這個 狀態的進程通常會等待IO的結束。
• T停止狀態（stopped）： 可以通過發送 SIGSTOP 信號給進程來停?（T）進程。這個被暫停的 進程可以通過發送 SIGCONT 信號讓進程繼續運行。
• X死亡狀態（dead）：這個狀態只是?個返回狀態，你不會在任務列表里看到這個狀態。
• t（trancing stop）：追蹤狀態，對我們的程序進行debug調試時的狀態。打端點，進程就被暫停了。

?運行狀態（running）

只要進程在調度隊列中，都處于運行狀態。

阻塞狀態（sleeping）

以scanf為例，當執行scanf從鍵盤讀取數據時，未輸入數據時，操作系統會將當前進程的task_struct從調度隊列中移除，放入設備的阻塞隊列中，此時，該進程就處于阻塞狀態。直到鍵盤響應，會將該進程重新放入調度隊列的尾部，繼續運行。

掛起狀態

在磁盤上，會存在一塊特定的分區，叫做swap分區。當內存資源嚴重不足時，操作系統會將一些不會被調度的進程的代碼和數據交換到磁盤的swap分區，在操作系統內部只保留task_struct部分。此時的狀態稱為掛起狀態。

阻塞掛起狀態：將阻塞隊列中的進程 喚出到磁盤的swap分區上

阻塞運行狀態： 將運行隊列末端的進程喚出到磁盤的swap分區上

z(zombie)僵尸狀態

我們創建子進程的目的，是為了讓子進程完成某種工作的。子進程完成后，父進程需要直到完成的信息。所以子進程在執行完后，必須要等待父進程獲取它的退出信息，獲取之前，該子進程的狀態就是Z狀態，僵尸狀態。

當一個進程結束后，它的代碼和數據就會被釋放，所以它的退出信息只會保存在task_struct中。

僵尸進程危害