進程

什么是進程？
概念上來說，進程是擔當OS資源分配的實體。通俗來說，進程是我們OS上一個在運行的程序。
我們的OS上不止有一個進程，當我們的某一個進程像是去磁盤上讀文件時，由于磁盤的速度很慢，這是為了提高CPU的利用率，這時就會將該進程掛起，而去執行另一個進程，直到磁盤讀寫完畢，給OS一個信號，OS從而在去調度原來被掛起的進程。
進程不止有一個，所以就需要我們對進程進行管理，怎么管理：先描述，后組織，將進程的屬性抽象成結構體，然后將每個進程的結構體通過鏈表組織起來。其中所謂 的結構體就是我們的PCB—進程控制模塊，在Linux中就是我們的task_struct。每一個進程都有其獨立的PCB，那么操作系統對進程的管理就變為了實際上對PCB進行管理。PCB放在哪個組織結構里實則對應著的是其不同的進程狀態，我們的進程至少具備三種基本狀態：運行狀態，就緒狀態，阻塞狀態。其分別對應著運行隊列，就緒隊列，阻塞隊列這樣的組織結構。
運行狀態：正在運行的進程
就緒狀態：隨時可以運行，但CPU正在被其他進程所占有
阻塞狀態：由于等待輸入輸出等時間，無法運行，及時給它CUP控制權，也無法運行。
若有大量的阻塞狀態，回導致我們的內存利用率不高，所以通常會把阻塞狀態的進程的物理內存換入到磁盤中，只留有其內核數據在內存中，當需要再運行的時候，再從磁盤中寫回，我們將這種狀態成為掛起狀態。
task_struct中有什么？

標示符: 描述本進程的唯一標示符，用來區別其他進程。
狀態: 任務狀態，退出代碼，退出信號等。
優先級: 相對于其他進程的優先級。
程序計數器: 程序中即將被執行的下一條指令的地址。
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: 進程執行時處理器的寄存器中的數據。
I／O狀態信息: 包括顯示的I/O請求,分配給進程的I／O設備和被進程使用的文件列表。
記賬信息: 可能包括處理器時間總和，使用的時鐘數總和，時間限制，記賬號等。
其他信息

那我們的進程都要是處于就緒狀態，OS該如何決策調度哪一個進程呢？這就是是OS調度器要干的事情啦？我們可以在可以簡單的說名以下：每個進程都有優先級，優先級越高，則越是容易被調度，當然這個優先級的計算，是調度器幫我們去評判的，那么我們人為的可以干預嗎，是可以的！我們的nice值就可以幫助我們進行優先級的干預。

PRI是進程的優先級，其表示該進程被cpu執行的先后順序，其值越小，優先級越高。 那么NI是啥呢？可以將其理解為優先級的修正數值。
因此調整nice值就是調整進程的優先級。nice值的取值范圍是-19 - 20。

那么如何更改nice值

可以使用top命令進行修改。其使用格式如下： 進入top后按“r”–>輸入進程PID–>輸入nice值。

調整已存在進程的nice：renice

我們的每個進程都擁有其獨立的進程地址空間，以及頁表。這樣的設計使得我們多進程得以實現，避免了直接對物理內存操作而引起地址沖突，再者，由于虛擬地址到物理地址之間要經過映射，并且我們對進程地址空間進行了分段，因此在映射時，我們自然就可以進行一些檢查，檢查其訪問的地址是否安全，以及該地址所存儲數據的屬性是否允許我們進行操作等；進程地址空間使得讓每一個進程都覺得自己擁有整個內存，它不關心其他的進程，這也是進程獨立的體現，并且，由于有局部性原理，我們可以將一些暫時不用的其他進程所占用的內存，換出到磁盤中，從而給當前進程用，提高了內存的使用效率。
我們可以在當前進程中，利用fork函數創建子進程，我們的進程具有獨立性，創建的子進程通過拷貝父進程的PCB，再更具自己的情況，稍加更改，就成了自己的PCB結構體，因此在父進程在創建子進程前的一些屬性和數據，例如文件描述符表等子進程都是可以看見的。當然子進程也會創建出自己的進程地址空間。只不過為了提高效率，節約內存其采用讀時共享，寫時拷貝的策略，在讀時，和父進程映射同一塊物理內存，只有寫時，才會重新將數據映射到心的物理內存上。
新創建出來的子進程，若我們不進行等待，就會形成僵尸進程，僵尸進程會占用一定的資源，我們的子進程在退出時，其會保留一些退出信息，當然由于進程并未完全退出，所以其PCB當然也存在在內核中，所以為了減少資源的浪費，我們要對子進程進行回收，回收可以采用父進程阻塞式的等待，父進程進行輪詢判斷等方式進行回收，還可以通過信號的方式：因為我們的子進程在退出時，會像父進程發送SIGCHILD信號，所以我們若不關心退出信息，可以通過顯式的忽略該信號（特例），關心的話可以在自定義信號處理函數中進行等待（循還+非阻塞式等待）。
我們在的進程還可以進行替換，利用execv函數族進行進程替換，其本質就是將該進程的代碼和數據進行替換，PCB等結構不變。
進程終止我們可以通過exit函數，信號，直接return等方式進行退出。

線程

什么叫線程？
線程是OS進行調度運行的最小單位，線程運行在進程的內部，是進程實際運行的單位。進程是承擔OS資源的實體，那么線程就是承擔進程部分資源的一個實體。
在一個進程內部，不止有一個進程，那么我們是不是要對其進行管理，先描述，后組織，將其屬性抽象從某種結構體，我們將這種結構體成為TCB。也就是說，OS實際調度的是一個個TCB，當然這是對于一般OS來說。Linux有自己的方案。
Linux認為既然線程的結構和進程類似，那么我就不用去再實現線程的一套結構，而是將一個線程當作一個特殊的進程來看待，這樣的優勢則是，減少了我們結構的復雜度，從而降低了BUG的產生。
因此，現在對于CPU而言，其不管你是線程還是進程，它所認的就是PCB結構體。
為了能夠實現線程，我們就要將原來進程的那一套進行一些更改。這就涉及到了線程的一些特性。我們的同一個進程的多個線程之間是能夠共享代碼段，數據段，打開的文件等資源的，也就是說其要共享進程地址空間上的一些數據。這當然好辦，我們在創建這個特殊的進程時，將其和創建它的進程的地址空間進行共享。
當然除了共享的數據以外，每個線程都是一個執行流，它也應該擁有自己的私有棧，獨立的上下文數據，信號屏蔽字，線程ID，調度優先級等。后面的一些數據，由于線程有獨立的PCB，因此可以私有化，但是，棧怎么辦？用戶棧只有一個，要是都放在用戶棧里，豈不是太過于混亂。Linux的解決辦法是這樣的：此時，我們的線程對于上層用戶來說，操作是有難度的，所以有第三方庫經過對Linux 的線程接口封裝為我們提供了使用Linux線程更方便的方法，在使用線程時，程序運行起來后，會將第三方庫加載到我們的mmp共享區域，這個庫不光為我們解決了使用線程系統調用接口難的問題，還幫我們提供了線程所使用的棧。這個棧在哪呢？就在我們的mmp中，并且我們的線程id就是其棧的起始地址，而我們ps -aL中顯式的LWP則是內核中標記線程的id。它與我們用戶所看到的線程id是一一對應的。
所以Linux下的進程<=其他OS下的進程。OS下的進程我們稱為輕量級進程。

進程與線程比較

進程承擔OS資源分配的實體，而線程是CPU的基本調度單位，線程在進程中。
線程之間大多數資源是共享的，所以線程間通信方便，而進程是獨立的，所以進程間通信難度較大。
線程能夠減少并發執行的時間和空間開銷-----體現在：
線程的創建更加簡單。
線程進行切換時效率更快。因為我們在進行切換時，不僅僅是將PCB換下去，保存上下文，我們的計算機為了更快的效率，在CPU和內存之間還由多級緩存，我們的線程中的資源好多都是共享的，所以緩存命中率高，而進程切換，則需要重新加載緩存。
線程的釋放也要比進程快。
但是我們同一進程內的線程異常退出，那么我們整個進程也都退出了，而且線程由于一些數據共享的問題，會帶來線程安全。