Linux 进程

进程定义

大多数的说法：进程是计算机中正在运行的程序的实例。它是操作系统对程序的一种抽象，用于管理和调度程序的执行。

个人理解: 从OS(操作系统)开始说起，OS是一个管理所有硬件资源，为程序提供运行环境（管理所有硬件资源）的软件 。操作系统如何管理计算机硬件呢？宏观来看是先描述再组织，描述指的是用结构体记录某个硬件的信息/状态等，组织是指用数据结构聚合这些结构体。 程序是软件，软件的执行需要硬件资源，进程就是担当分配系统硬件资源（CPU时间，内存）的实体， 当一个程序被执行时，操作系统会为其创建一个进程，分配必要的资源（如内存、CPU时间、文件描述符等）。

进程的描述

1. 进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合

进程控制块，进程控制块是一种数据结构

进程控制块（Process Control Block，简称PCB）是操作系统中用于管理和控制进程的数据结构。每个进程都有一个对应的PCB，用于存储进程的相关信息。下面是PCB中常见的一些信息：进程标识符（Process ID，PID）：用于唯一标识一个进程。状态（State）：表示进程的当前状态，如运行、就绪、阻塞等。程序计数器（Program Counter，PC）：存储下一条将要执行的指令的地址。寄存器（Registers）：保存进程的上下文信息，包括通用寄存器、程序状态字等。内存指针（Memory Pointer）：指向进程的代码段、数据段和堆栈等内存区域。资源占用（Resource Allocation）：记录进程所占用的系统资源，如打开的文件、分配的内存等。优先级（Priority）：用于确定进程的调度顺序。父进程标识符（Parent Process ID，PPID）：记录创建该进程的父进程的PID.子进程列表（Children Processes）：记录由该进程创建的子进程的PID。

task_struct是一个结构体，是Linux 中进程控制块这种数据结构的具体实现的一部分(可以理解为进程控制块是链表的概念，task_struct是某个具体链表中的一个节点)

下面是一些常见的字段：

标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
状态: 任务状态，退出代码，退出信号等。
优先级: 相对于其他进程的优先级。
程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。
内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针
上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据[休学例子，要加图CPU，寄存器]。
I／O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I／O设备和被进程使用的文件列表。
记账信息: 可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等。
其他信息

查看进程方法

1. ps命令：ps命令用于列出当前正在运行的进程。可以使用不同的选项来获取不同的信息，例如进程ID（PID）、进程状态、CPU使用率等。常用的选项包括：

ps aux：显示所有进程的详细信息。
ps -ef：显示所有进程的详细信息，包括父进程ID（PPID）。
ps -e --forest：以树状结构显示进程信息。

2. top命令：top命令用于实时监视系统的进程和系统性能。它会动态地显示进程列表，按照CPU使用率或内存使用率排序。可以按下键盘上的相应键来切换不同的排序方式或查看不同的信息。(这个还会显示没列的含义)

3. /proc文件系统：Linux的/proc文件系统提供了有关当前运行进程的详细信息。可以在/proc目录下找到以进程ID为名称的子目录，其中包含有关该进程的信息。可以使用cat命令或其他文本查看器查看这些文件。

进程状态

R运行状态（running）: 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。

S睡眠状态（sleeping): 意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠（interruptible sleep））。

D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。

T停止状态（stopped）： 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。

X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态

僵死状态（Zombies）：一个进程已经终止但其父进程尚未对其进行善后处理（如调用wait()函数来获取终止状态），导致进程表中仍然保留该进程的相关信息，但进程本身已经不再执行任何操作。

补充说明：

1. Z(zombie)-僵尸进程
   定义：一个进程已经终止但其父进程尚未对其进行善后处理（如调用wait()函数来获取终止状态），导致进程表中仍然保留该进程的相关信息，但进程本身已经不再执行任何操作。

产生影响： 维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在PCB中。进程控制块作为一种数据结构是加载在内存中使用的，如果一直不回收就会造成内存泄漏 。

解决方法：1.父进程wait回收 2.父进程结束，pid为1的进程回收(类似于孤儿进程) 。

2. 孤儿进程是指其父进程已经终止或者不再关心该子进程的状态，导致子进程成为孤儿进程。在操作系统中，孤儿进程会被init进程（进程ID为1）接管，init进程会成为孤儿进程的新的父进程，并负责对其进行善后处理。

3. pid=1 的进程
   Linux中的pid=1的进程是init进程，也称为系统初始化进程。它是Linux系统中第一个启动的进程，负责初始化系统并启动其他进程。init进程是所有其他进程的祖先进程，它会监控其他进程的运行状态，并在需要时重新启动它们。

进程优先级

概念：进程优先级是进程的属性之一，用于确定进程对CPU资源的占用情况，优先级高的进程有优先执行的权力，多进程情况下，合理配置进程优先级，可以提高系统整体性能。

关于CPU资源分配拓展：Linux提供了将进程绑定到指定CPU的功能，这被称为CPU绑定（CPU affinity）。通过将进程绑定到特定的CPU上，可以有效地控制进程在系统中的调度和运行。这对于提高系统整体性能和优化资源利用非常有帮助。
通过CPU绑定，可以将不重要的进程限制在某个特定的CPU上运行，从而确保系统的关键任务能够在其他CPU上得到更好的执行效果。这样可以避免不重要的进程占用关键资源，提高系统的响应性能和稳定性。

优先级属性介绍
UID : 代表执行者的身份
PID : 代表这个进程的代号
PPID ：代表这个进程是由哪个进程发展衍生而来的，亦即父进程的代号
PRI ：代表这个进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行
NI ：代表这个进程的nice值

说明：PRI代表这个进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行。 进程每次执行过后，PRI值就会发生变化，变化的方式为：(旧的)PRI = PRI(旧的) + NI， NI的取值范围为-20至19，一共40个级别。

进程相关概念补充

1. 竞争性: 系统进程数目众多，而CPU资源只有少量，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便具有了优先级。
2. 独立性: 多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰
3. 并行: 多个进程在多个CPU下分别，同时进行运行，这称之为并行
4. 并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为