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理解进程和线程的概念

article 2026/2/4 0:44:07

在操作系统中，进程和线程都是执行的基本单位，但它们在性质和管理方面有所不同

进程

定义: 进程是一个正在运行的程序的实例，是操作系统资源分配的基本单位。
特点:
- 独立性：每个进程有其独立的内存空间、数据栈和其他辅助数据。
- 重量级：创建和管理进程需要较多的资源，相对较慢。
- 进程间通信（IPC）通常复杂。

线程

定义: 线程是进程中的一个执行流，是操作系统调度的基本单位。
特点:
- 轻量级：线程间切换比进程切换快，因为它们共享同一进程的内存和资源。
- 共享性：同属一个进程的线程可以直接访问进程的内存空间。
- 适合并行操作，提升性能。

在Linux系统下执行命令

1. 查看进程编号 (PID)

在Linux系统中，你可以使用ps -a命令来查看当前系统中所有进程的编号（PID）。

ps -a

2. 终止一个进程

使用kill命令可以终止指定的进程，你需要知道你想要终止的进程的PID。例如，如果你要终止PID为1234的进程，可以执行以下命令：

kill 1234

Linux的虚拟内存管理

虚拟内存管理

虚拟内存是操作系统提供的一种内存管理功能，它允许程序使用比实际物理内存大得多的内存空间。它的基本特性包括：

地址空间: 每个进程都被分配一个独立的虚拟地址空间，这样不同进程之间的内存不会相互干扰。
分页: 内存被分割成固定大小的页面，操作系统通过页面映射将虚拟地址转换为物理地址，允许程序在需要时加载或释放内存。

真实物理内存（内存映射）

在STM32等微控制器中，真实物理内存是直接可用的、预先分配的内存地址。这种内存通常是固定的，且没有动态分配的概念——每个外设和存储器都有其物理地址。在STM32中，内存映射允许程序直接访问硬件寄存器。

区别

地址空间: 虚拟内存使每个进程拥有独立的地址空间，而真实物理内存是共享的。
管理方式: 虚拟内存支持动态管理，制定和回收内存，而物理内存采用静态分配。
灵活性: 虚拟内存有助于内存保护和简化内存管理，而真实物理内存由于简单直接，通常响应速度更快。

理解Linux系统调用函数

在Linux中，系统调用是程序与操作系统内核进行交互的主要方式。常见的系统调用包括fork()、wait()、exec()等。

1. fork()

功能: 创建一个新的进程，称为子进程。它是父进程的副本。
调用:

#include <unistd.h>
pid_t pid = fork();
if (pid == -1) {// 错误处理
} else if (pid == 0) {// 子进程代码
} else {// 父进程代码
}

2. wait()

功能: 使父进程等待子进程的结束。
调用:

#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
wait(NULL);  // 等待任意子进程结束

3. exec()

功能: 用新程序替换当前进程。
调用:

#include <unistd.h>
execlp("ls", "ls", NULL);  // 执行ls命令

在阿里云服务器上编写C代码

远程登录: 使用Putty或Xterminal等工具，远程登录到分配的阿里云服务器Ubuntu系统。
创建目录:

mkdir ~/my_job
cd ~/my_job

使用Vi编辑器创建C文件:

vi example.c

在示例代码中你可以尝试以下内容（作为fork、wait和exec的例子）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>int main() {pid_t pid = fork();if (pid < 0) {perror("Fork failed");exit(1);} else if (pid == 0) {// 子进程execlp("ls", "ls", NULL);perror("Exec failed");  // 如果exec失败，程序会继续执行exit(1);} else {// 父进程wait(NULL);  // 等待子进程结束printf("Child finished\n");}return 0;
}

编译和运行:

gcc example.c -o example
./example

总结

通过实践对进程、线程、虚拟内存管理及Linux系统调用有了更深入的理解。这些知识是操作系统和计算机科学的基础，对于后续的编程和系统设计至关重要。希望大家能通过不断的练习掌握这些概念，并应用于实际项目中。

进程

线程