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进程管理嵌入式Linux开发欢迎参加进程管理嵌入式Linux开发课程。本课程将深入探讨Linux系统中的进程管理机制，为嵌入式开发者提供全面的理论和实践指导。

概述课程内容进程概念、生命周期、通信机制、调度算法等核心主题学习目标掌握Linux进程管理原理，提高嵌入式系统开发能力应用场景嵌入式设备、物联网系统、实时操作系统等领域

什么是进程管理定义进程是程序的执行实例，进程管理是操作系统对进程进行控制和协调的机制。目的有效分配系统资源，确保多个进程能够并发执行，提高系统性能和稳定性。

进程的生命周期1创建进程被创建，分配资源2就绪等待CPU执行3运行占用CPU执行指令4阻塞等待某事件发生5终止执行完毕，释放资源

进程的状态运行态进程正在CPU上执行就绪态进程已准备就绪，等待CPU调度阻塞态进程等待某个事件发生，如I/O操作完成终止态进程执行完毕或被强制终止

进程ID唯一标识符每个进程都有一个唯一的进程ID（PID）数值范围通常是非负整数，范围由系统决定重用机制进程结束后，其PID可能被新进程重新使用

创建进程系统初始化操作系统启动时创建初始进程用户请求用户通过Shell或图形界面启动程序进程派生现有进程通过系统调用创建新进程批处理作业系统根据预定计划创建进程

fork()函数功能创建一个与调用进程几乎完全相同的子进程特点子进程获得父进程数据空间、堆和栈的副本返回值区分父子进程

exec()系列函数1加载新程序用新的程序替换当前进程的内容2保留PID进程ID保持不变，但内容完全更新3多个变体包括execl(),execlp(),execle(),execv(),execvp()等4常与fork()配合先fork()创建子进程，再exec()加载新程序

父子进程关系1init进程2用户进程3子进程4孙进程父进程可以等待子进程结束，获取其退出状态。子进程终止后，父进程负责回收其资源。

进程间通信管道用于相关进程间的通信消息队列存储和传递消息的队列共享内存多个进程共享的内存区域信号量用于进程同步的计数器

管道通信匿名管道用于父子进程间通信，无名字，生命周期随进程命名管道有名字，可用于无关进程间通信，存在于文件系统中

消息队列独立于发送和接收进程消息队列是内核中的消息链表消息类型每条消息都有特定的类型，方便接收进程选择性地接收消息持久性消息队列可以在进程退出后继续存在系统调用使用msgget()、msgsnd()、msgrcv()等函数操作

共享内存1最快的IPC方式直接访问内存，无需数据拷贝2需要同步机制多进程访问需要额外的同步控制3持久性可以在多个进程间持续共享4系统调用使用shmget()、shmat()、shmdt()等函数

信号量定义一种特殊的变量，用于进程间的同步和互斥操作操作P操作（等待）：减少信号量值V操作（释放）：增加信号量值

信号软中断用于通知进程发生了异步事件有限的消息只能发送预定义的信号类型不携带大量信息通常只用于简单的进程间通信异步处理信号处理可以打断正常的程序执行流程

信号的处理忽略信号除SIGKILL和SIGSTOP外的大多数信号可以被忽略捕获信号注册信号处理函数，自定义信号响应行为默认处理如果未指定处理方式，系统采用默认动作

守护进程后台运行独立于控制终端，在后台持续运行提供服务通常用于执行特定的系统任务或提供服务长期存在系统启动时开始运行，直到系统关闭

进程调度定义决定哪个就绪进程获得CPU执行权的机制目标最大化CPU利用率确保公平性最小化响应时间

调度算法简介1先来先服务（FCFS）按进程到达的顺序执行2最短作业优先（SJF）选择执行时间最短的进程3优先级调度根据进程优先级决定执行顺序4轮转调度（RR）每个进程分配固定的时间片

实时调度硬实时必须在规定时间内完成任务，否则系统失败软实时偶尔错过截止时间可以接受，但会降低系统性能

优先级1实时优先级2高优先级3普通优先级4低优先级5空闲优先级Linux使用nice值（-20到19）来表示进程优先级，数值越小优先级越高。

进程的资源管理CPU时间调度算法分配处理器时间内存分配和管理进程所需的内存空间存储管理文件系统和I/O操作网络控制网络资源的使用和访问

CPU时间分配时间片分配每个进程获得一定的CPU执行时间优先级调整根据进程行为动态调整优先级负载均衡在多核系统中平衡进程负载实时要求满足实时进程的时间限制

内存管理虚拟内存为每个进程提供独立的地址空间分页将物理内存分割成固定大小的页面交换在内存和磁盘之间移动数据内存保护防止进程访问其他进程的内存空间

文件管理文件描述符每个打开的文件都有唯一的文件描述符访问控制根据权限控制文件的读写执行缓冲区管理使用缓冲区提高文件I/O效率文件锁定支持对文件或文件的部分进行锁定

设备管理设备驱动管理硬件设备的软件接口