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執(zhí)行中的程序稱作進(jìn)程。當(dāng)程序可以執(zhí)行文件存放在存儲(chǔ)中，并且運(yùn)行的時(shí)候，每個(gè)進(jìn)程會(huì)被動(dòng)態(tài)得分配系統(tǒng)資源、內(nèi)存、安全屬性和與之相關(guān)的狀態(tài)?？梢杂卸鄠€(gè)進(jìn)程關(guān)聯(lián)到同一個(gè)程序，并同時(shí)執(zhí)行不會(huì)互相干擾。操作系統(tǒng)會(huì)有效地管理和追蹤所有運(yùn)行著的進(jìn)程，下面為大家詳細(xì)講解一下Linux進(jìn)程。
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一、進(jìn)程概述
我們平時(shí)寫的 C 語言代碼，通過編譯器編譯，最終它會(huì)成為一個(gè)可執(zhí)行程序，當(dāng)這個(gè)可執(zhí)行程序運(yùn)行起來后（沒有結(jié)束之前），它就成為了一個(gè)進(jìn)程。 程序是存放在存儲(chǔ)介質(zhì)上的一個(gè)可執(zhí)行文件，而進(jìn)程是程序執(zhí)行的過程。進(jìn)程的狀態(tài)是變化的，其包括進(jìn)程的創(chuàng)建、調(diào)度和消亡。程序是靜態(tài)的，進(jìn)程是動(dòng)態(tài)的。 在 Linux 系統(tǒng)中，操作系統(tǒng)是通過進(jìn)程去完成一個(gè)一個(gè)的任務(wù)，進(jìn)程是管理事務(wù)的基本單元。進(jìn)程擁有自己獨(dú)立的處理環(huán)境（如：當(dāng)前需要用到哪些環(huán)境變量，程序運(yùn)行的目錄在哪，當(dāng)前是哪個(gè)用戶在運(yùn)行此程序等）和系統(tǒng)資源（如：處理器 CPU 占用率、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備、數(shù)據(jù)、程序）。我們可以這么理解，公司相當(dāng)于操作系統(tǒng)，部門相當(dāng)于進(jìn)程，公司通過部門來管理（系統(tǒng)通過進(jìn)程管理），對(duì)于各個(gè)部門，每個(gè)部門有各自的資源，如人員、電腦設(shè)備、打印機(jī)等。
二、進(jìn)程狀態(tài)
我們現(xiàn)在的電腦基本上都是多任務(wù)，我們聊著 QQ 的時(shí)候，同時(shí)可以看著視頻，這里相當(dāng)于 QQ 和視頻兩個(gè)程序同時(shí)運(yùn)行著（兩個(gè)進(jìn)程）。早期的時(shí)候，電腦的 CPU 是單核的（單核理論上只運(yùn)行操作一個(gè)任務(wù)），那它是如何做到多任務(wù)的呢？這就涉及到進(jìn)程的調(diào)度策略。現(xiàn)在給大家舉這么一個(gè)例子，有 A，B，C 三個(gè)進(jìn)程，在我們單 CPU 的情況下，每一個(gè)時(shí)刻只有一個(gè)進(jìn)程在運(yùn)行，如果 A 運(yùn)行完，B 運(yùn)行，B 運(yùn)行完，C 運(yùn)行，C 運(yùn)行完，A 運(yùn)行，而 CPU 的運(yùn)算速度足夠快，A 兩次運(yùn)行時(shí)間間隔足夠短，從宏觀上就我們就看到 A，B，C 好像同時(shí)運(yùn)行，這就是實(shí)現(xiàn)單 CPU 運(yùn)行多個(gè)任務(wù)的核心原理，通過時(shí)間片輪詢調(diào)度策略實(shí)現(xiàn)多任務(wù)（更多詳情，請(qǐng)看《Linux 進(jìn)程調(diào)度淺析》）。 從上面的例子，我們可以得知，對(duì)于 A 進(jìn)程而言，有時(shí)候在運(yùn)行，有時(shí)候沒有運(yùn)行，兩個(gè)狀態(tài)不一樣，所以，進(jìn)程是有狀態(tài)的，同時(shí)，狀態(tài)是可以相互進(jìn)行轉(zhuǎn)換的，從執(zhí)行的狀態(tài)轉(zhuǎn)換為不執(zhí)行的狀態(tài)，這里，我們可以把進(jìn)程運(yùn)行的整個(gè)生命周期簡單劃分為三種狀態(tài)（實(shí)際上不指這三種狀態(tài)）：就緒態(tài)、執(zhí)行態(tài)、等待態(tài)。
就緒態(tài)：
進(jìn)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(shí)間。
執(zhí)行態(tài)：
該進(jìn)程正在占用 CPU 運(yùn)行。
等待態(tài)：
進(jìn)程因不具備某些執(zhí)行條件而暫時(shí)無法繼續(xù)執(zhí)行的狀態(tài)。 這里需要注意，就緒態(tài)和等待態(tài)都是不執(zhí)行，但它們是有區(qū)別的，就緒態(tài)是指滿足條件，時(shí)間沒到，等待態(tài)是不滿足條件。 同樣的，進(jìn)程的這三種狀態(tài)可以相互轉(zhuǎn)換：
執(zhí)行態(tài)–>等待態(tài)：
正在執(zhí)行的進(jìn)程因等待某種事件發(fā)生而無法繼續(xù)執(zhí)行時(shí)，便從執(zhí)行狀態(tài)變成等待狀態(tài)
等待態(tài)–>就緒態(tài)：
處于等待態(tài)的進(jìn)程，若其等待的事件發(fā)生，于是進(jìn)程由等待狀態(tài)變成就緒態(tài)
就緒態(tài)–>執(zhí)行態(tài)：
當(dāng)就緒態(tài)的進(jìn)程所等待的cpu時(shí)間片一到來，進(jìn)程就會(huì)從就緒態(tài)變成執(zhí)行態(tài)
執(zhí)行態(tài)–>就緒態(tài)：
處于執(zhí)行狀態(tài)的進(jìn)程在其執(zhí)行過程中，因分配給它的一個(gè)時(shí)間片已用完而不得不讓出cpu，于是進(jìn)程從執(zhí)行狀態(tài)轉(zhuǎn)變成就緒狀態(tài) 為了讓大家更加清晰地了解三種狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，給大家舉一個(gè)lh買火車票的例子。 lh匆忙地趕去火車站買火車票，太著急了，到了售票廳才發(fā)現(xiàn)忘記帶身份證，這時(shí)候，就算 lh排隊(duì)也沒用，因?yàn)?lh不具備買票的條件（沒帶身份證），這時(shí)候的 lh屬于等待態(tài)。 lh給它對(duì)象打電話，讓她把身份證帶過來，等會(huì)，身份證送到了，這時(shí)候，lh可以去排隊(duì)買票了，只是時(shí)間到，lh就可以買票了，這時(shí)，lh屬于就緒態(tài)。而這過程是由等待態(tài)轉(zhuǎn)換到就緒態(tài)。 等了 10 分鐘，終于到 lh了，lh開始買票，這時(shí)候， lh屬于執(zhí)行態(tài)。而這過程是由就緒態(tài)轉(zhuǎn)換為執(zhí)行態(tài)。 而在買票的過程中，lh的對(duì)象打電話給他，讓 lh也幫她買一張火車票，但是， lh沒有她對(duì)象的身份證，接著，lh繼續(xù)等他對(duì)象送身份證，這時(shí)候，lh由執(zhí)行態(tài)轉(zhuǎn)換為等待態(tài)。 假如是這么一種情況，lh買火車票是給公司的同事買的（需要買 100 多張票），在買著票的過程中（執(zhí)行態(tài)），后面還有很多人在排隊(duì)，后面排隊(duì)的人肯定不爽，這時(shí)售票員就說，20分鐘后，如果你還沒處理完，請(qǐng)你到后面排隊(duì)。結(jié)果，lh花了 20 分鐘還是沒有處理完，于是，乖乖地到后面重新排隊(duì)，這時(shí)候，lh由執(zhí)行態(tài)轉(zhuǎn)換為就緒態(tài)。
三、進(jìn)程控制塊
對(duì)于操作系統(tǒng)而言，它需要控制很多進(jìn)程，同時(shí)，每個(gè)進(jìn)程都有不同的狀態(tài)，系統(tǒng)如何知道 A 執(zhí)行完到 B 執(zhí)行而不是 C？系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)控制進(jìn)程呢？ 當(dāng)我們運(yùn)行一個(gè)程序使它成為一個(gè)進(jìn)程時(shí)，系統(tǒng)會(huì)開辟一段內(nèi)存空間存放與此進(jìn)程相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，而這個(gè)數(shù)據(jù)信息是通過結(jié)構(gòu)體（ task_struct，ubuntu12.04中打開 /usr/src/linux-headers-3.2.0-23/include/linux/sched.h 可以找到 task_struct 的定義 ）來存放，我們把這個(gè)存放進(jìn)程相關(guān)數(shù)據(jù)信息的結(jié)構(gòu)體稱為進(jìn)程控制塊。 操作系統(tǒng)就是通過這個(gè)進(jìn)程控制塊來操作控制進(jìn)程。更多詳情，請(qǐng)看《 Linux 進(jìn)程管理》。 進(jìn)程控制塊是操作系統(tǒng)中最重要的記錄型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。進(jìn)程控制塊記錄了用于描述進(jìn)程進(jìn)展情況及控制進(jìn)程運(yùn)行所需的全部信息，它是進(jìn)程存在的唯一標(biāo)志。進(jìn)程控制塊里有很多信息，其中比較重要的是進(jìn)程號(hào)，至于其他的一些信息我們不在這詳細(xì)討論。
四、進(jìn)程號(hào)
每個(gè)進(jìn)程都由一個(gè)進(jìn)程號(hào)來標(biāo)識(shí)，其類型為 pid_t（無符號(hào)整型），進(jìn)程號(hào)的范圍：0～32767。進(jìn)程號(hào)總是唯一的，但進(jìn)程號(hào)可以重用。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程終止后，其進(jìn)程號(hào)就可以再次使用。 所以，在 Linux 下面所有的進(jìn)程都由 init 進(jìn)程直接或者間接創(chuàng)建。 接下來，再給大家介紹三個(gè)不同的進(jìn)程號(hào)。 進(jìn)程號(hào)（PID）： 標(biāo)識(shí)進(jìn)程的一個(gè)非負(fù)整型數(shù)。 父進(jìn)程號(hào)（PPID）： 任何進(jìn)程（ 除 init 進(jìn)程）都是由另一個(gè)進(jìn)程創(chuàng)建，該進(jìn)程稱為被創(chuàng)建進(jìn)程的父進(jìn)程，對(duì)應(yīng)的進(jìn)程號(hào)稱為父進(jìn)程號(hào)（PPID）。如，A 進(jìn)程創(chuàng)建了 B 進(jìn)程，A 的進(jìn)程號(hào)就是 B 進(jìn)程的父進(jìn)程號(hào)。 進(jìn)程組號(hào)（PGID）： 進(jìn)程組是一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程的集合。他們之間相互關(guān)聯(lián)，進(jìn)程組可以接收同一終端的各種信號(hào)，關(guān)聯(lián)的進(jìn)程有一個(gè)進(jìn)程組號(hào)（PGID） 。這個(gè)過程有點(diǎn)類似于 QQ 群，組相當(dāng)于 QQ 群，各個(gè)進(jìn)程相當(dāng)于各個(gè)好友，把各個(gè)好友都拉入這個(gè) QQ 群里，主要是方便管理，特別是通知某些事時(shí)，只要在群里吼一聲，所有人都收到，簡單粗暴。但是，這個(gè)進(jìn)程組號(hào)和 QQ 群號(hào)是有點(diǎn)區(qū)別的，默認(rèn)的情況下，當(dāng)前的進(jìn)程號(hào)會(huì)當(dāng)做當(dāng)前的進(jìn)程組號(hào)。
五、進(jìn)程號(hào)操作函數(shù)
Linux 操作系統(tǒng)提供了三個(gè)獲得進(jìn)程號(hào)的函數(shù)getpid()、getppid()、getpgid()。 所需頭文件：
include
include
pid_t getpid(void);
功能： 獲取本進(jìn)程號(hào)（PID） 參數(shù)：無 返回值：本進(jìn)程號(hào)
pid_t getppid(void);
功能：獲取調(diào)用此函數(shù)的進(jìn)程的父進(jìn)程號(hào)（PPID） 參數(shù)：無 返回值：
pid_t getpgid(pid_tpid);
功能：獲取進(jìn)程組號(hào)（PGID） 參數(shù)：pid：進(jìn)程號(hào) 返回值：參數(shù)為 0 時(shí)返回當(dāng)前進(jìn)程組號(hào)，否則返回參數(shù)指定的進(jìn)程的進(jìn)程組號(hào) 示例代碼如下：
include
include
include
int main(int argc, char *argv[])
{
pid_t pid, ppid, pgid;
pid = getpid();
printf("pid = %d ", pid);
ppid = getppid();
printf("ppid = %d ", ppid);
pgid = getpgid(pid);
printf("pgid = %d ", pgid);
return 0;
}
運(yùn)行結(jié)果：
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