第5章 进程管理与控制

（2）从ps命令中过滤出指定进程信息 $ ps -ef | grep bash
can can can can 2016 2854 2875 3131 2012 2012 2012 2875 0 Dec11 pts/0 00:00:00 bash 0 Dec13 pts/1 00:00:00 bash 0 Dec13 pts/2 00:00:00 bash 0 08:57 pts/2 00:00:00 grep --color=auto bash
一般判断方法：由于中断频度、负载大小的影响，两个逻辑流在两次不同的执行过 程中可能有不同的重叠模式，甚至还存在时间不重叠的情况。这是我们的判断准则 是只要某种可能的执行模式在时间上存在重叠，它们就是并发流。

练习题：5.1

并发(concurrency)：多个流并发地执行的一般现象 多任务(multitasking)：一个进程和其他进程轮流运行的概念 时间片(time slice) ：每次分配给一个进程的执行时间称之为时间片 (time slice)，进程也因此划分为多个做时间分片(time slicing)。 示例：进程A的逻辑流由两个时间分片组成 进程B、进程C由几个时间分片？

并发有何用途：



学习本章意义：

二、逻辑控制流（逻辑流）


逻辑流：在多进程运行环境下，一个程序（或进程）按程序员意图，从 main函数开始，一个一个语句，一条一条指令执行，执行轨迹为一系列程 序计数器（PC）的值，给人一种每个程序都独占处理器的假象，而一般整 个系统可能仅有一个CPU，各进程轮流执行，我们称进程为一个逻辑流 实际上，每个进程的执行过程是不连续的，它们交替使用处理器 处理器在不同进程间切换有两种原因：
P0
P1
P2
P3
讨论： 思考题5.3 思考题5.4
p_pptr 父进程指针 p_osptr兄进程指针 p_ysptr 弟进程指针 p_cptr 孩子进程指针（第1个）
P4
5.2.4 进程实例
(1) 一个程序(pro1.c)运行2次，产生两个进程：
在输入数据前执行ps -ef命令观察：两个./proc1进程：PID、PPID、终端设 备名、用户ID、程序文件路径 输入数据后，再执行ps –ef命令并观察：…
PCB
描述信息 控制信息 资源信息 CPU现场信息
程序代码
数据集
三、进程属性（保持在PCB中）
（1）进程描述信息： 进程号（PID） 用户标识 用户组标识 进程族亲信息：父进程标识、兄弟进程标识 （2）进程控制信息 进程状态 调度信息：优先级、剩余时间片和调度策略 记时信息：CPU使用时间等 通信信息：未处理信号、管道、消息队列、共享内存等 （3）进程资源信息 存储器地址 打开文件的信息 （4）CPU现场信息 当前进程CPU寄存器副本：程序计数器PC、通用寄存器、 标识寄存器FLAGS
四、并发与并行



并发流：如果两个流在时间上重叠，那么它们就是并发的，即使它们 是运行在同一个处理器上的。 并行流：如果两个流在有部分操作（或代码）同一时刻地运行在不同 的处理器核或者计算机上，那么我们称它们为并行流(parallel flow)， 并行流在某段时间内同时执行， 并行流是并发流的一个真子集。 示例：A、B是并行流，B、C是并行流，A、C是并行流
许可 创建
成 I/O 完
就绪
时间 片完
进程 调度
释放 运行 终止
阻塞
思考题5.2
I/O请求
5.2.3 进程PCB组织
Linux系统以双向链表、树形链表等多种形式进行组织： （1）双向链表队列 根据进程状态将进程PCB按双向链表组织成多个双向链表， Linux用prev_task和next_task两个指针来构建进程队列 可设置一个就绪队列和多个阻塞队列，每种等待事件设置一个等待队列 好处：方便快速取得队列中第一个进程PCB

思考题5.5 :请问这里有几个进程，这些进程各自的程序和 数据是什么。
5.2.5 操作进程的工具
1. ps命令查看进程信息
（1）显示全部进程信息 $ ps -ef UID PID PPID C STIME TTY TIME CMD root 1 0 0 Dec11 ? 00:00:01 /sbin/init root 2 0 0 Dec11 ? 00:00:00 [kthreadd] root 3 2 0 Dec11 ? 00:00:01 [ksoftirqd/0] root 4 2 0 Dec11 ? 00:00:00 [migration/0] can 2039 1 0 Dec11 ? 00:00:20 gedit test.c ……
第5章 Linux多进程编程
本章概述
本章的学习目标
主要内容
本章概述
支持多进程（或多任务）并发是计算机系统实现强大处理功能的基 础。正是基于操作系统的多进程（多任务）管理能力，使我们能够很好 地驾驭对并发活动的复杂管理，开发出各种功能强大的信息管理系统、 网络应用、购物平台，并充分发挥计算机硬件系统强大的处理能力，满 足各种应用对性能的需求，如实时信息查询、网络购物等。Linux是一个 优秀的多任务的操作系统，允许系统上同时运行多个进程(或称任务)， 通过多任务并发，实现强大的系统功能，使其在科学计算、数据处理、 网络通信、办公娱乐等很多方面得到广泛的应用。本章讲述进程概念、 多进程并发和进程管理机制，学习多进程并发程序设计方法，为未来解 决实际应用中的并发问题，以及学习分布式编程、大数据处理、云计算、 嵌入式应用开发等课程打下基础。
四、PCB实例(Linux任务结构体：task_struct)
struct task_struct { pid_t pid; //进程识别码 uid_t uid,euid,suid,fsuid; //用户标识码 gid_t gid,egid,sgid,fsgid; //用户组标识码 struct task_struct *p_opptr, *p_pptr, *p_cptr, *p_ysptr, *p_osptr; //父子兄弟进程指针 struct task_struct *prev_task, *next_task //进程队列指针 volatile long state; //进程状态 long counter; //剩余时间片 long priority; //优先级 unsigned long policy, rt_priority; //调度策略，实时优先级 struct mm_struct *mm; //存储器资源 struct fs_struct *fs; //打开文件资源 …… }
主动放弃CPU：如进程执行耗时的I/O操作时(比如执行C语言的scanf语句)
进程被动放弃CPU：比如本次分配给进程的时间配额已经用完，或有紧迫程度
更高的任务要执行，操作系统强行夺走CPU
CPU控制发生转移的时机：一般都在中断响应之时，因为只有这个节骨眼
操作系统能介入控制，中断有外部中断、时钟中断等
5.2.6 编程读取进程属性
应用程序常常需要读取进程标识PID、父进程标识PPID、用 户标识UID、组标识GID等信息。
#include <sys/types.h> #include <unistd.h> pid_t getpid(void); //返回当前进程PID pid_t getppid(void); //返回父进程PID uid_t getuid(void); //返回当前进程实际用户ID（UID)， //启动进程用户ID uid_t geteuid(void); //返回实际有效用户ID，EUID //进程对文件实施某种操作时， //如果用户EUID有该权限，系统就授权 gid_t getgid(void); //返回当前进程实际用户组ID，GID //启动进程用户组ID，GID uid_t getegid(void); //返回实际有效用户组ID，EGID //进程对文件实施某种操作时， //若EUID对文件无某种操作权限 //EGID有组权限，也可授权
逻辑流示例：进程、 中断（异常）处理 程序、信号处理程 序、线程和Java进 程（本课程后面讲）
三、并发流及相关概念


并发流：一个逻辑流的执行在时间上与另一个流存在重叠情况，这两 个流被称为并发地运行，生命周期存在重叠的2个进程是并发流，或称 并发进程 示例： 并发流：进程A和B，A和C 非并发流：B和C
描述信息
控制信息
资源信息
5.2.2 进程基本状态及转换
一般根据CPU对资源拥有情况，定义三种基本状态： 就绪状态(ready state)。进程已分配到除CPU以外的所有必要资源，只要获得CPU，便可 立即执行，该状态为就绪状态 运行状态（也称执行状态， running state）：进程已包括CPU在内的所有运行所需资源， 正在执行中 阻塞状态(blocked state)：正在执行的进程因请求资源、等待事件发生、等待I/O等原因， 而暂时无法继续执行时，进入阻塞状态 实际操作系统设计中，往往还需增加2个状态： 创建状态：正在创建且尚未完成创建过程的进程(处于胎儿期）所处的状态称为创建状态 终止状态：进程终止后并不立即将其清理，而是让其进入终止状态。
本章学习目标
理解逻辑流、并发流基本概念，理解进程概念、结构与描 述 理解进程基本状态及状态转换关系图，了解进程PCB组织， 分辨进程与程序的区别与联系 掌握利用进程创建、程序加载、进程终止、进程撤销进行 多进程并发编程基本方法 理解多进程并发执行特征，掌握程序并发运行的基本分析 方法 理解信号机制与应用，掌握利用信号机制编程基本框架 理解守护进程概念，了解应用编程方法

本章主要内容

进程基本概念(属性、结构、组织、基本状态与转换) 进程创建与程序加载