進程控制開發(fā)之：Linux進程概述

7.1Linux進程概述

7.1.1進程的基本概念

1．進程的定義

進程的概念首先是在20世紀60年代初期由MIT的Multics系統(tǒng)和IBM的TSS/360系統(tǒng)引入的。在40多年的發(fā)展中，人們對進程有過各種各樣的定義?，F(xiàn)列舉較為著名的幾種。

（1）進程是一個獨立的可調(diào)度的活動（E.Cohen，D.Jofferson）。

（2）進程是一個抽象實體，當它執(zhí)行某個任務時，要分配和釋放各種資源（P.Denning）。

（3）進程是可以并行執(zhí)行的計算單位。（S.E.Madnick，J.T.Donovan）。

以上進程的概念都不相同，但其本質(zhì)是一樣的。它指出了進程是一個程序的一次執(zhí)行的過程，同時也是資源分配的最小單元。它和程序是有本質(zhì)區(qū)別的，程序是靜態(tài)的，它是一些保存在磁盤上的指令的有序集合，沒有任何執(zhí)行的概念；而進程是一個動態(tài)的概念，它是程序執(zhí)行的過程，包括了動態(tài)創(chuàng)建、調(diào)度和消亡的整個過程。它是程序執(zhí)行和資源管理的最小單位。因此，對系統(tǒng)而言，當用戶在系統(tǒng)中鍵入命令執(zhí)行一個程序的時候，它將啟動一個進程。

2．進程控制塊

進程是Linux系統(tǒng)的基本調(diào)度和管理資源的單位，那么從系統(tǒng)的角度看如何描述并表示它的變化呢？在這里，是通過進程控制塊來描述的。進程控制塊包含了進程的描述信息、控制信息以及資源信息，它是進程的一個靜態(tài)描述。在Linux中，進程控制塊中的每一項都是一個task_struct結(jié)構(gòu)，它是在include/linux/sched.h中定義的。

3．進程的標識

在Linux中最主要的進程標識有進程號（PID，ProcessIdenityNumber）和它的父進程號（PPID，parentprocessID）。其中PID惟一地標識一個進程。PID和PPID都是非零的正整數(shù)。

在Linux中獲得當前進程的PID和PPID的系統(tǒng)調(diào)用函數(shù)為getpid()和getppid()，通常程序獲得當前進程的PID和PPID之后，可以將其寫入日志文件以做備份。getpid()和getppid()系統(tǒng)調(diào)用過程如下所示：

/*pid.c*/

#includestdio.h>

#includeunistd.h>

#includestdlib.h>

intmain()

{

/*獲得當前進程的進程ID和其父進程ID*/

printf(ThePIDofthisprocessis%dn,getpid());

printf(ThePPIDofthisprocessis%dn,getppid());

}

使用arm-linux-gcc進行交叉編譯，再將其下載到目標板上運行該程序，可以得到如下結(jié)果，該值在不同的系統(tǒng)上會有所不同：

$./pid

ThePIDofthisprocessis78

THePPIDofthisprocessis36

另外，進程標識還有用戶和用戶組標識、進程時間、資源利用情況等，這里就不做一一介紹，感興趣的讀者可以參見W.RichardStevens編著的《AdvancedProgrammingintheUNIXEnvironmen》。

4．進程運行的狀態(tài)

進程是程序的執(zhí)行過程，根據(jù)它的生命周期可以劃分成3種狀態(tài)。

n 執(zhí)行態(tài)：該進程正在運行，即進程正在占用CPU。

n 就緒態(tài)：進程已經(jīng)具備執(zhí)行的一切條件，正在等待分配CPU的處理時間片。

n 等待態(tài)：進程不能使用CPU，若等待事件發(fā)生（等待的資源分配到）則可將其喚醒。

它們之間轉(zhuǎn)換的關系如圖7.1所示。

圖7.1進程3種狀態(tài)的轉(zhuǎn)化關系

7.1.2Linux下的進程結(jié)構(gòu)

Linux系統(tǒng)是一個多進程的系統(tǒng)，它的進程之間具有并行性、互不干擾等特點。也就是說，每個進程都是一個獨立的運行單位，擁有各自的權(quán)利和責任。其中，各個進程都運行在獨立的虛擬地址空間，因此，即使一個進程發(fā)生異常，它也不會影響到系統(tǒng)中的其他進程。

Linux中的進程包含3個段，分別為“數(shù)據(jù)段”、“代碼段”和“堆棧段”。

n “數(shù)據(jù)段”存放的是全局變量、常數(shù)以及動態(tài)數(shù)據(jù)分配的數(shù)據(jù)空間，根據(jù)存放的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)段又可以分成普通數(shù)據(jù)段（包括可讀可寫/只讀數(shù)據(jù)段，存放靜態(tài)初始化的全局變量或常量）、BSS數(shù)據(jù)段（存放未初始化的全局變量）以及堆（存放動態(tài)分配的數(shù)據(jù)）。

n “代碼段”存放的是程序代碼的數(shù)據(jù)。

n “堆棧段”存放的是子程序的返回地址、子程序的參數(shù)以及程序的局部變量等。如圖7.2所示。、

圖7.2Linux中進程結(jié)構(gòu)示意圖