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终端查询进程参数

进程状态

进程状态转换

子进程被Linux内核调入CPU执行的过程

子进程进入睡眠状态

子进程结束

进程控制

pid_t fork(void)：创建子进程

exec()函数族：运行一个可执行文件。

void exit(int status)：结束进程

wait()：同步父进程与子进程

sleep(秒数)：进程睡眠

进程组PGID：对相同类型的进程进行管理，由首进程PID决定

会话SID：管理进程组，由会话首进程决定

前台进程组

后台进程组

终端

守护进程

僵死进程

托孤进程

pstree：查看进程间的关系

终端查询进程参数

ps auf（关注进程本身）：用户名 PID 占用CPU% 占用内存% 虚拟内存大小 物理内存大小 进程关联的终端 进程当前状态 进程启动时间 进程运行时间 进程执行的程序。

ps axjf（关注进程间的关系）：PPID PID PGID SID  进程关联的终端 是否是守护进程(-1是)  进程当前状态 用户id 进程运行时间 进程执行的程序。

进程状态

进程状态转换

子进程被Linux内核调入CPU执行的过程

最初，父进程通过fork系统调用创建子进程，子进程被创建后，处于创建态。Linux内核为子进程配置数据结构。如果内存空间足够，子进程在内核中就绪，否则在Swap分区就绪。这时子进程处于就绪态，等待Linux内核调度。

Linux内核会为子进程分配CPU时钟周期，在合适的时间将子进程调度上CPU运行，这时子进程处于内核态，子进程开始运行。被分配的CPU时钟周期结束时，Linux内核再次调度子进程，将子进程调出CPU，子进程进入用户态。 

待子进程被分配到下一个CPU时钟周期到来时，Linux内核又将子进程调度到CPU运行，使子进程进入内核态。如果有其他进程获得更高的优先级，子进程的时钟周期可能会被抢占，这时又回到用户态。

子进程进入睡眠状态

子进程在运行时，如果请求的资源得不到满足将进入睡眠态，睡眠态的子进程被从内存调换到Swap分区。被请求的资源可能是一个文件，也可能是打印机等硬件设备。如果该资源被释放，子进程将被调入内存，继续以系统态执行。 

子进程结束

子进程可以通过exit系统调用结束，这时子进程将进入僵死态，声明周期结束。

子进程在内核中的数据结构又被称为上下文。 

上下文：
用户级上下文是子进程用户空间的内容；
寄存器上下文是子进程运行时装入CPU寄存器的内容；
系统级上下文是子进程在Linux内核中的数据结构。

子进程切换时，CPU收到一个软中断，这时上下文将被保存起来，称之为保存现场。子进程再次运行时，上下文将还原到相关设置，称之为还原现场。整个过程称为上下文切换，保存上下文的数据空间称为u区，是Linux内核为进程分配的存储空间。

内核在以下情况会进行上下文切换操作：
子进程进入睡眠态时；
子进程时钟周期结束，被转为用户态时；
子进程再次被调度上CPU运行，转为系统态时；
子进程僵死时。

进程控制

调度时机：指进程何时被调度上CPU执行。例如，转变为睡眠态的进程将获得较高的优先级，一旦所需要的资源被释放，该进程可以立即被调度上CPU执行。被抢占的进程也将获得一个较高的优先级，抢占其CPU时钟周期的进程一旦转为用户态，被抢占的进程立即转为内核态。

调度算法：所关心的内容就是如何为进程分配优先级。

pid_t fork(void)：创建子进程

在执行fork函数之前，操作系统只有一个进程，fork函数之前的代码只会被执行一次。

在执行fork函数之后，操作系统有两个几乎一样的进程，fork函数之后的代码会被执行两次。

执行完fork函数后，fork函数会返回两次。

//所需头文件
#include 
#include //函数原型
pid_t fork(void);    //创建子进程时，复制父进程的上下文
pid_t vfork(void);   //创建子进程时，不复制父进程的上下文//返回值
成功：0或其它正整数
失败：-1

首先，Linux内核在进程表中为子进程分配一个表项，然后分配PID。子进程表项的内容来自于父进程，fork系统调用会将父进程的进程表项复制为副本，并分配给子进程。然后，Linux内核使父进程的文件表和索引表的节点自增1，创建用户级上下文。最后，将父进程上下文复制到子进程的上下文空间中。fork系统调用结束后，子进程的PID被返回给父进程，而子进程获得的值为0。

exec()函数族：运行一个可执行文件。

//常见后缀
l:以列表形式传参
v:以矢量数组形式传参
p:使用环境变量Path来寻找指定执行文件
e:用户提供自定义的环境变量//所需头文件
#include //函数原型
int execl(const char *path,const char *arg,...);
int execlp(const char *file,const char *arg,...);
int execv(const char *path,char *const argv[]);
int execve(const char *path,char *const argv[],char *const envp[]);//返回值
成功：不返回
失败：-1

exec系统调用会结束原有进程，然后更新上下文的内容，并从头开始执行一个新的进程。两个进程之间并无父子关系。

void exit(int status)：结束进程

//所需头文件
#include 
#include //函数原型
void exit(int status);
void _exit(int status);//返回值
不返回

进程执行exit系统调用后，Linux内核将删除进程的上下文，但保留进程表项，进程处于僵死态。待合适时，再删除进程表项的内容，释放进程PID。

wait()：同步父进程与子进程

//所需头文件
#include //函数原型
pid_t wait(int *status);//返回值
成功：退出的子进程PID
失败：-1//处理子进程退出状态值的宏
WIFEXITED(status)：如果子进程正常退出，则该宏为真
WEXITSTATUSA(status)：如果子进程正常退出，则该宏获取子进程的退出值

系统调用wait()函数后，父进程的执行被阻断，直到子进程进入僵死态。这时，子进程的退出参数可通过wait()函数返回给父进程。wait系统调用常被用来判断子进程是否已结束。

sleep(秒数)：进程睡眠

进程组PGID：对相同类型的进程进行管理，由首进程PID决定

在Shell里面直接执行一个应用程序，对于大部分进程来说，自己就是进程组的首进程，进程组只有一个进程。如果进程调用了fork函数，那么父子进程同属一个进程组，父进程为首进程。

在Shell中通过管道执行连接起来的应用程序，两个程序同属一个进程组，第一个程序为进程组的首进程。

会话SID：管理进程组，由会话首进程决定

调用setsid函数，新建一个会话，应用程序作为会话的第一个进程，称为会话首进程。

用户在终端正确登录后，启动Shell时linux系统会创建一个新的会话，Shell进程作为会话首进程。

前台进程组

Shell进程启动时，默认是前台进程组的首进程。前台进程组的首进程会占用会话所关联的终端来运行，Shell启动其他程序时，其他程序成为首进程。

在Shell进程里启动程序时，把后台进程组切换为前台进程组操作：fg jobid

后台进程组

后台进程中的程序徐不会占用终端。

jobs：查看有哪些后台进程组。

在Shell进程里启动程序时，指定程序运行在后台进程组操作：&、Ctrl+Z。

终端

当终端被关闭之后，会话中的除守护进程外的所有进程都会被关闭。

物理终端：串口终端、LCD终端

伪终端：SSH远程连接产生的终端、桌面系统启动的终端

虚拟终端：Linux内核自带，Ctrl+Alt+F0~F6可以打开7个虚拟终端

守护进程

创建子进程，父进程直接退出（父进程放弃终端使用权）。fork()函数。

创建新会话，不关联任何终端。setsid()函数。

改变守护进程的当前工作目录，改为“/”。chdir()函数。

重设文件权限掩码，新建文件的权限受文件权限掩码影响。umask()函数

关闭默认的文件描述符。close()函数。

实现守护进程的功能。

普通程序伪装成守护进程：nohup

僵死进程

进程正常退出：
子进程调用exit()函数退出
父进程调用wait()函数为子进程处理其他事情

子进程调用exit()函数退出，父进没有调用wait()函数为子进程处理其他事情，子进程就变成僵死进程。

托孤进程

父进程比子进程先退出（_exit()可立即退出进程），子进程变为孤儿进程，Linux系统会把子进程托孤给1号进程（init进程）。