操作系统之进程！

进程和线程

进程：正在执行的应用程序，线程是轻量级的进程, 进程是分配资源的基础单位。

线程：轻量级进程，是程序执行的基本单位。

线程是进程的一部分，一个线程只能属于一个进程，一个进程可以有多个线程，但至少有一个线程。

每个进程都有独立的代码和数据空间（程序上下文），程序间的切换开销大。

• 每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器（PC），线程间切换开销小。

互斥和同步区别

互斥：

是指在不同进程之间的若干程序片断，当某个进程运行其中一个程序片段时。

其它进程就不能运行它们之中的任一程序片段，只能等到该进程运行完这个程序片段后才可以运行。

同步：

是指在不同进程之间的若干程序片断，它们的运行必须严格按照规定的 某种先后次序来运行。

这种先后次序依赖于要完成的特定的任务。

孤儿进程

一个父进程退出，而它的一个或多个子进程还在运行，那么那些子进程将成为孤儿进程。

孤儿进程将被init进程所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。

僵尸进程

一个进程使用fork创建子进程，如果子进程退出，而父进程没有调用wait或waitpid获取子进程的状态信息。

那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中，这种进程(这个子进程)称之为僵尸进程。

如何清除僵尸进程?

改写父进程，为子进程收尸

具体做法是接收SIGCHLD信号，子进程死后会发送SIGCHLD信号给父进程。

父进程收到此信号后，执行waitpid()函数为其(子进程)进行收尸。

就算父进程没有调用wait，内核也会向它发送SIGCHLD消息，默认处理为忽略，我们可以设置一个函数来对其进行处理。

如果把这个子进程(僵尸进程)的父进程杀掉，僵尸进程会变为孤儿进程，由init进程进行管理，init负责进行清理僵尸进程。

守护进程

守护进程就类似于一个后台进程。

进程状态

创建状态：

• 进程由创建而产生。

就绪状态：

• 进程已经准备好运行的状态，即进程已分配到除CPU以外所有的必要资源后，只要再获得CPU，便可立即执行。

运行状态：

• 进程已经获取CPU，其进程处于正在执行的状态。

阻塞状态：

• 正在执行的进程由于发生某事件（如I/O请求、申请缓冲区失败等）暂时无法继续执行的状态，即进程执行受到阻塞。

终止状态。

进程通信

管道：

写入的数据都是缓存在内核中，另一个进程读取数据时候自然也是从内核中获取，同时通信数据都遵循先进先出原则。

管道这种通信方式效率低，不适合进程间频繁地交换数据。

消息队列：

消息队列不适合比较大数据的传输，因为在内核中每个消息体都有一个最大长度的限制。

消息队列通信过程中，存在用户态与内核态之间的数据拷贝开销。

因为进程写入数据到内核中的消息队列时，会发生从用户态拷贝数据到内核态的过程。

同理另一进程读取内核中的消息数据时，会发生从内核态拷贝数据到用户态的过程。

共享内存：

共享内存的机制，就是拿出一块虚拟地址空间来，映射到相同的物理内存中。

这样这个进程写入的东西，另外一个进程马上就能看到了，都不需要拷贝来拷贝去，传来传去，大大提高了进程间通信的速度。

信号量:

用了共享内存通信方式，带来新的问题，那就是如果多个进程同时修改同一个共享内存，很有可能就冲突了。

• 例如两个进程都同时写一个地址，那先写的那个进程会发现内容被别人覆盖了 。

为了防止多进程竞争共享资源，而造成的数据错乱。

• 所以需要保护机制，使得共享的资源，在任意时刻只能被一个进程访问。

正好，信号量就实现了这一保护机制。

信号量其实是一个整型的计数器，主要用于实现进程间的互斥与同步，而不是用于缓存进程间通信的数据。

信号:

信号是进程间通信机制中唯一的异步通信机制，因为可以在任何时候发送信号给某一进程。

Socket:

要想跨网络与不同主机上的进程之间通信，就需要 Socket 通信了。

操作系统执行一个程序的过程

操作系统检测类型是否是可执行文件。

创建进程，并且将可执行文件映射到该进程。

为该进程设置CPU上下文环境。

将代码和数据从磁盘读入内存。

运行过程中发生缺页异常则重复4。