进程:处于执行器的程序,包含代码段,打开的文件,信号,内核内部数据,内存地址空间,多个线程,存放全局变量的数据段
线程:进程中活动的对象,内核调度的单位,包含独立程序计数器,进程栈,一组进程寄存器
Linux对进程与线程不做特殊的区分
进程描述符:task_struct的数据结构,位于内核双向循环链表的任务队列中;进程描述符包含:打开的文件,地址空间,信号,状态等
进程状态:创建,就绪,运行,阻塞,结束
进程上下文:一般程序在用户态运行,当执行系统调用或者中断,则陷入内核态,称内核“代表进行执行”,并处于进程上下文中。
进程家族树:进程有明显的继承关系,init为PID为1的进程,所有进程是它的后代。每个父进程与子进程都有相互指向的指针。父进程可以调用wait()等待子进程退出。
进程创建:
fork系统调用 fork用来创建子进程,fork调用一次返回两次,有三种不同的返回值,在父进程中返回值为子进程的PID,子进程中返回值为0,如果出现错误fork返回一个负值,程序正是根据返回值的不同来判断当前是子进程还是父进程中,执行不同的代码。 函数调用过程:操作系统会先创建一个进程描述块,然后把父进程的所有进程描述符的信息精确拷贝进来,和父进程一样(PID除外),代码段共享,数据段和堆栈段复制(复制采用copy_on_write技术),所有的寄存器全部精确拷贝,文件描述符精确拷贝,一旦子进程开始运行,则新旧进程的地址空间已经分开,两者独立运行,但是fork父、子进程执行顺序不确定。 优点:子进程的执行独立于父进程,具有良好的并发性。缺点两者的通信需要有专门的通信机制,如pipe、fifo等。
vfork系统调用 vfork也是用来创建子进程,但是vfork创建的子进程完全运行在父进程的地址空间上,子进程对虚拟地址空间任何数据的修改都为父进程所见,没有独立空间,vfork子进程与父进程共享数据段。 vfork创建子进程后,父进程会被阻塞,子进程先运行,父进程后运行,它调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行,如果在调用这两个函数之前子进程依赖于父进程的进一步动作,则会导致死锁。 优点:当创建子进程的目的仅仅是为了调用exec执行另一个程序时,子进程不会对父进程的地址空间有任何引用,因此,此时对地址空间的复制是多余的,通过vfork可以减少不必要的开销。
exec函数族 exec用被执行的程序替换调用它的程序,与fork相比,fork创建一个新的进程,产生一个新的PID,exec启动一个新的程序替换当前的进程PID不变。
线程创建:clone系统调用,clone可以有选择性的继承父进程的资源,可以向vfork一样和父进程共享一个虚存空间,从而使创造的是线程,也可以使创造出来的进程不是父子关系,而是兄弟关系。
进程终结:发生在exit()调用后,释放相关资源,释放进程描述符,置标志位,进入退出状态。若父进程退出子进程未退出,那么需要再寻找一个作为父进程