5.1 Linux 应用开发 进程(一)

一、进程相关的基础概念

• 程序：存放在磁盘上的指令和数据的有序集合（可执行文件），放在 ROM 里，是静态的。
• 进程：是程序的一次完整执行过程，是动态的，包括创建、调度、执行和消亡。运行在 RAM 里，是执行一个程序所分配的资源总称，资源分配的基本单位。
• 进程控制块 (PCB)：在 Linux 中描述进程的结构体是 task_struct，包括进程标示符 (PID)、优先级、状态、进程用户、文件描述符表。
• 进程类型：交互进程：在 shell 下启动，可在前台也可在后台执行批处理进程：和终端无关，被提交到作业队列中顺序执行守护进程：和终端无关，一直在后台运行，Ctrl+C 无法控制
• 进程状态：运行态：进程正在运行或准备运行等待态：进程在等待一个事件的发生或某种系统资源（分为可中断等待、不可中断等待）停止态：进程被中止，收到信号可继续运行死亡态：已终止的进程，其退出信息也被读取了，只是一个返回状态僵尸态：一个进程结束了，但其退出信息未被读取，PCB 没有释放它

二、进程常用命令

• ps：查看当前运行的进程快照。ps -e 显示所有进程；ps -elf 显示更加详细信息
• top：查看进程动态信息。top -p PID：查看某个进程
• jobs：查看后台运行的进程
• Ctrl+Z：将进程转入后台并停止
• bg：将挂起的进程在后台运行
• fg：将后台进程放在前台运行

三、进程通信方式

• 管道通信：无名管道、有名管道
• 信号通信：信号的发送、接受、处理
• IPC 通信：共享内存、消息队列、信号量
• Socket 通信：一个网络中的多进程通信

四、进程间通信特点

在用户空间无法独立实现进程通信，因为进程地址空间相互隔离，必须通过内核提供的 IPC 机制通信。共享内存是例外，创建共享内存需要内核，但读写可在用户空间直接进行。

┌─────────────┐     ┌─────────────┐
│  进程 A     │     │  进程 B     │
│ 虚拟地址空间 │     │ 虚拟地址空间 │
│   0-4GB     │     │   0-4GB     │
└──────┬──────┘     └──────┬──────┘
       │                   │
       │    相互隔离！      │
       │  无法直接访问      │
       └─────────┬─────────┘
                 ↓
        ┌──────────────┐
        │  Linux 内核   │ ← 必须通过内核中转
        │  提供通信机制  │
        └──────────────┘

五、Linux 进程状态转换

• R 运行态：正在执行或就绪，可通过唤醒进入；缺资源进入 S，等 IO 进入 D，暂停进 T，退出进 Z
• S 可中断等待：等待资源/事件，可被信号唤醒，资源就绪后回到 R
• D ：等待硬件 IO，不可被打断，完成后回到 R