进程与线程思维导图

进程与线程的知识内容有进程相关概念、PCB进程控制块、环境变量、进程控制、进程共享、GDB、exec函数族、回收子进程。

进程

• 进程相关概念
  • 程序
    • 编译好的二进制文件
    • 不占用系统资源
  • 进程
    • 运行起来的程序
    • 占用系统资源
  • 并发
    • 一个时间段内多个程序并行执行
  • 单道程序设计
  • 多道程序设计
    • 宏观并行，微观串行
    • 时钟中断
  • CPU
    • 预取器
    • 译码器
    • 算逻单元
    • 寄存器堆
    • MMU
      • 虚拟物理内存映射
      • page 4k
      • 设置内存访问级别
    • ......
  • 参考书
    • 《操作系统原理》 谢青松
    • 《计算机硬件及组成原理》 Arnold S.Berger
• PCB进程控制块
  • 本质：struct task_struct结构体
  • 进程ID
  • 进程状态
    • 就绪
    • 运行
    • 挂起(阻塞)
    • 终止
  • 进程切换时保持的寄存器值
  • 描述虚拟地址信息
  • 描述控制终端信息
  • 当前工作目录
  • umask掩码
  • 文件描述符表
  • 信号相关信息
  • 用户id、组id
  • 会话和进程组
  • 进程可用资源上限 ulimit -a
• 环境变量
  • 特征
    • 字符串
    • name=value
    • 值用来描述环境信息
  • 常用环境变量
    • PATH
      • 指定可执行文件搜索路径
    • SHELL
      • 指定当前所使用的命令解析器
    • TERM
      • 当前终端类型
    • LANG
      • 指定语言环境
    • HOME
      • 用户主目录
  • 函数
    • getenv函数
      • 获取环境变量值
    • setenv函数
      • 设置环境变量值
        • 参数3：
          • 1 覆盖原值
          • 0 不覆盖
    • unsetenv函数
      • 删除环境变量
• 进程控制
  • fork函数
    • 创建一个子进程
    • 返回
      • 父进程：返回子进程PID
      • 子进程：返回0
    • 循环创建N个子进程
      • 使用循环因子标识每个子进程
  • getpid函数
  • getppid函数
  • getuid/geteuid函数
  • getgid/getegid函数
• 进程共享
  • fork后父子进程
    • 相同
      • 全局变量
      • .data
      • .text
      • 栈、堆
      • 环境变量
      • 宿主目录
      • 进程工作目录
      • 信号处理方式
      • ......
    • 不同
      • 进程ID
      • fork返回值
      • 父进程ID
      • 进程运行时间
      • 定时器
      • 未决信号集
  • 父子进程共享
    • 文件描述符(打开文件的结构体)
    • mmap建立的映射区
  • 读时共享、写时复制
    • 全局变量
• gdb
  • set follow-fork-mode child 跟踪子进程
  • set follow-fork-mode parent 跟踪父进程(默认)
• exec函数族
  • 作用：执行指定程序
    • 进程id不变
    • 代码段、数据段被新程序替换
  • execlp函数
    • 使用PATH环境变量加载程序
  • execl函数
    • 使用路径+程序名加载程序
  • execvp函数
    • 使用自定义环境变量表加载程序
  • 命名一般规律
    • l：命令行参数列表
    • p：使用PATH环境变量
    • v：使用命令行参数数组
    • e:environ 自定义一个环境变量表
  • 返回
    • 成功：不返回
    • 失败：-1，设置errno
• 回收子进程
  • 僵尸进程
    • 进程终止
    • PCB残留
    • 父进程未回收
  • 孤儿进程
    • 父进程先终止
    • 进程孤儿院(init)
  • wait函数
    • 作用
      • 阻塞等待子进程退出
      • 回收子进程残留资源
      • 获取子进程退出状态
    • 返回值
      • 成功：0
      • 失败：-1(无子进程)
    • 参数：int *status（传出参数）
      • 进程正常结束
        • WIFEXITED(status) 真
        • WEXITSTATUS(status) 获取退出值
      • 异常终止
        • WIFSIGNALED(status) 真
        • WTERMSIG(status)获取使之终止信号编号
      • 暂停
        • WIFSTOPPED(status)真
        • WSTOPSIG(status)获取使之暂停信号编号
        • WIFCONTINUED(status) 真 表示暂停后继续执行
  • waitpid
    • 作用
      • 指定进程清理
      • 可设置非阻塞状态
    • 参数
      • 参1：pid
        • > 0 回收指定ID子进程
        • -1 回收任一子进程(等同wait)
        • 0 回收同组子进程
        • < -1 回收指定进程组内任一子进程
      • 参2：status
      • 参3：options
        • WNOHANG
    • 返回值
      • > 0
        • 成功清理掉的子进程ID
      • -1
        • 清理失败(无子进程)
      • 0
        • 参3指定了WNOHANG，且子进程未结束
  • 注意事项
    • wait/waitpid只能回收子进程
    • 一次wait或waitpid调用只能清理一个子进程