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第7章 进程控制 Linux进程概述 Linux进程控制编程 Linux守护进程 实验 进程的定义 进程的参考定义有如下几种： 1、进程是程序的一次执行过程； 2、进程=PCB+程序+数据； 3、进程是一个可拥有资源的独立实体，同时又是一个可以独立调度的基本单位。 进程与程序的区别 动态性与静态 进程由“创建”而产生，由“调度”而执行；由得不到资源而阻塞；由撤消而消亡。而程序是静态的，是完成某个特定功能的指令的有序序列，我们把程序看成是一个菜谱，而进程则是按照菜谱进行烹调的过程。 结构特征 从结构上看，每个进程是由程序段、数据段和进程控制块三部分组成，总称“进程映像”。程序无控制块。 进程与程序的区别 并发性 多个进程实体，同存于内存中，能在一段时间内同时执行；程序是不能并发执行的,只有建立了进程，才能并发执行。 独立性。 进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位；程序则不是。 进程具有创建其它进程的功能 进程的状态 进程控制块 进程控制块是进程存在的标志，每一进程都有一进程控制块，Linux中用数据结构task_struct表示，并将指向每个进程控制块的指针保存在一个数组task中，数组下标的最大值为512，表明Linux允许的进程数最多可有 512个。 Linux进程控制块也叫进程描述符(Process Descriptor) 状态信息－描述进程状态的变化。 链接信息－描述进程的父／子关系。 各种标识符－用简单数字对进程进行标识。 进程间通信信息－描述多个进程在同一任务上协作工作。 时间和定时器信息－描述进程在生存周期内使用CPU时间的统计、计费等信息。 调度信息－描述进程优先级、调度策略等信息。 文件系统信息－对进程使用文件情况进行记录。 虚拟内存信息－描述每个进程拥有的地址空间。 处理器环境信息－描述进程的执行环境(处理器的寄存器及堆栈等) 进程标识符PID 每个进程都有一个唯一的标识符PID ，内核通过这个标识符来识别不同的进程，用户程序通过PID对进程发号施令 ，PID是32位的无符号整数，它被顺序编号 ,1、2、…..、32767 每个进程都属于某个用户组。 task_struct结构中还定义有用户标识符UID（User Identifier）和组标识符GID（Group Identifier） 这两种标识符用于系统的安全控制 ,系统通过这两种标识符控制进程对系统中文件和设备的访问。 Linux下进程地址空间 Linux系统是一个多进程的系统，每个进程都是一个独立的运行单位，运行在独立的虚拟地址空间，即使一个进程发生异常，它也不会影响到系统中的其他进程。 Linux下进程地址空间包含3个段，分别为“数据段”、“代码段”和“堆栈段”。 ? 数据段：存放全局变量、常数以及动态分配的数据。数据段又可以再分成普通数据段（包括可读可写/只读数据段，存放静态初始化的全局变量或常量）、BSS数据段（存放未初始化的全局变量）以及堆（存放动态分配的数据）。 ? 代码段：存放程序代码。 ? 堆栈段：存放子程序的返回地址、参数以及程序的局部变量等。 Linux下进程地址空间 Linux下进程的运特模式 在Linux系统中，进程的执行模式划分为用户模式和内核模式 用户模式：若进程执行的是用户程序、应用程序或者内核之外的系统程序，则处在该模式下，也称为用户态 内核模式：用户程序执行中出现系统调用或者发生中断事件，就要运行核心程序，进程模式就转变为内核模式，也称进入核心态 内核模式下运行的进程可以执行机器的特权指令，访问受操作系统保护的资源 第7章 进程控制 Linux进程概述 Linux进程控制编程 Linux守护进程 实验 创建进程 fork() fork() 从已存在的进程中创建一个称为子进程的新进程，而原进程称为父进程。 fork()使用“写时复制”技术产生新进程。即只复制父进程的控制块、内核栈与页表并作必要修改即产生一个新/子进程。让子进程共享父进程的地址空间，包括代码段、进程堆栈、内存信息、打开的文件描述符、资源限制和控制终端等。当父、子进程中有一个要写入时才进行复制/增加一个拷贝，如果子进程产生后立即调用exec()函数，就可避免写时拷贝的额外开销。 父子两个进程运行同一个程序，与创建进程的初衷相左，因此需要用一种方式来区分它们，并使它们运行不同的程序，否则，这两个进程不可能做不同的事。什么方式？ 条件或分支指令 exec()函数 exec函数族（1） exec函数族提供了一个在进程中启动另一个程序运行的方法。它可以根据指定的文件名或目录名找到可执行文件，并用它来取代原调用进程的数据段、代码段和堆栈段，在执行完之后，原调用进程的内容除了进程号外，其他全部被新的进程替