多任务（20250210）

1. 进程的概念

(1) 程序:是一段存放在外存中代码的集合(静态的)
(2) 进程:是一个程序动态执行的过程,包括创建、调度、消亡(动态的)

2. 如何实现多任务

Linux中，通过进程、线性实现多任务

3. 进程

正在执行的程序（动态），需要消耗内存和CPU，是一个动态执行的过程

进程的生存周期：创建 -> 调度 -> 消亡

进程：源代码编译为可执行程序，运行程序，消耗CPU和内存资源

进程和程序的区别：

1）程序是永存，进程是暂时的
   2）进程有程序状态的变化，程序没有
   3）进程可以并发，程序无并发
   4）进程与进程会存在竞争计算机的资源
   5）一个程序可以运行多次，变成多个进程，一个进程可以运行一个或多个程序

4. 进程的创建

每个进程被创建时，操作系统回味进程创建4G虚拟的内存空间

系统启动（空间被创建）时，bss段按位清零

5. 进程调度

原则：保障多个任务能同时执行
1）宏观并行
多个任务同时向下执行
2）微观串行
CPU在多个任务中快速切换,保障多个任务同时向下执行

多任务操作系统分为：

非抢占式多任务：由调度程序来决定什么时候停止一个进程的运行（如时间片结束时），以便其他进程得到执行机会
Unix， Linux抢占式多任务：除非进程自己主动停止运行，否则会一直执行。
Mac os9 Windows3.1

常用调度算法：

        1. 先来先执行,后来后执行
       2. 短作业优先
       3. 高优先级调度算法
       4. 时间片轮转调度算法

6. 进程的状态

1）运行态(用户运行态、内核运行态) R
正在执行,且被CPU任务调度所执行的进程

2）就绪态 R
正在执行,没有CPU任务调度执行的进程（只缺少cpu）

3）可唤醒等待态 S
也称为睡眠态,阻塞等待资源的进程

        4 ）不可唤醒等待态 D
                不想被CPU任务调度所打断的进程任务可以设置为不可唤醒等待态
        5）暂停态   T
                被暂停执行的进程
        6）僵尸态 Z
                进程执行结束,空间没有被回收

7）结束态 X
进程执行结束,空间被回收

三态图

Linux七态图

7. 进程相关指令

        1.ps -aux
        查看进程状态
        ps -aux|grep a.out

2.top
根据CPU占用率查看进程信息
q 退出

3.ps -ef
查看当前时刻进程信息

PID:进程的ID号(唯一)
PPID:父进程的ID号

       4.pstree
        查看进程关系
        pstree -p
        查看所有进程关系及pid号
        pstree -sp + 进程id号
        查看某一进程关系

        5.kill
        killall
        给进程发送一个信号
        kill -9 进程PID
        killall -9 进程名

6.jobs
查看当前终端下的后台执行任务

7.fg 编号
让一个后台执行的任务放到前台执行

8 进程相关接口

父子进程:
父进程:创建新进程的进程称为新进程的父进程
子进程:被创建的进程称为原进程的子进程

8.1 fork 函数

        pid_t fork(void);
                 一次调用，会返回两次。
                子进程先运行还是父进程先运行，顺序不确定，变量不共享。
                子进程复制父进程的0到3g空间和父进程内核中的PCB，但id号不同。
        功能：通过该函数可以从当前进程中克隆一个同名新进程。
                克隆的进程称为子进程，原有的进程称为父进程。
                子进程是父进程的完全拷贝。
                子进程的执行过程是从fork函数之后执行。
                子进程与父进程具有相同的代码逻辑。
        参数:
        返回值:
                失败返回-1
                成功父进程中返回子进程的PID
                        子进程中返回0