进程
含义：
进程是一个程序执行的过程，会去分配内存资源，具有并发特性（同一时段，运行多个任务）。
进程的基本特性：
（1）动态性：进程是程序的一次执行，它有着创建、活动、暂停、终止等过程，具有一定的生命周期，是动态地产生、变化和消亡的。动态性是进程最基本的特征。
（2）并发性：指多个进程实体同时存于内存中，能在一段时间内同时运行。并发性是进程的重要特征，同时也是操作系统的重要特征。引入进程的目的就是为了使程序能与其他进程的程序并发执行，以提高资源利用率。
（3）独立性：指进程实体是一个能独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单元。凡未建立PCB的程序都不能作为一个独立的单元参与运行。
（4）异步性：由于进程的相互制约，使得进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不可预知的速度走走停停、何时开始何时暂停何时结束不可预知的性质，就会导致执行结果的不可再现性，为此在操作系统中必须配置相应的进程同步机制。
（5）结构性：每个进程都配置一个PCB对其进行描述。从结构上看，进程实体是由程序段、数据段和进程控制块三部分组成的。
进程的组成
从结构上看，进程实体是由程序段、数据段和进程控制块三部分组成的。
进程控制块 PCB：每个进程有且仅有一个进程控制块（Process Control Block，PCB），或称作进程描述符，它是进程存在的唯一标识，是操作系统用来记录和刻画进程状态及环境信息的数据结构，也是操作系统掌握进程的唯一资料结构和管理进程的主要依据。所以 PCB 是提供给操作系统使用的，操作系统需要对各个进程进行管理，所有管理时所需要的信息，都会被放在 PCB 中。创建进程和撤销进程等都是指对 PCB 的操作，当进程被创建时，操作系统为其创建 PCB，当进程结束时，会回收其 PCB。
进程控制块 PCB 一般包含如下四类信息：
1）进程描述信息：用来让操作系统区分各个进程，当进程被创建时，操作系统会为该进程分配一个唯一的、不重复的 “身份证号”— PID（ProcessID，进程 ID）。另外，进程描述信息还包含进程所属的用户 ID（UID）
2） 进程控制和管理信息：记录进程的运行情况。比如 CPU 的使用时间、磁盘使用情况、网络流量使用情况等。
3）资源分配清单：记录给进程分配了哪些资源。比如分配了多少内存、正在使用哪些 I/O 设备、正在使用哪些文件等。
4）CPU 相关信息：进程在让出 CPU 时，必须保存该进程在 CPU 中的各种信息，比如各种寄存器的值。用于实现进程切换，确保这个进程再次运行的时候恢复 CPU 现场，从断点处继续执行。这就是所谓的保存现场信息。
数据段：一个进程的数据段，可以是进程对应的程序加工处理的原始数据，也可以是程序执行时产生的中间或最终结果，即进程运行过程中的各种数据（比如程序中定义的变量）。
程序段：程序段就是能被进程调度时程序调度到CPU执行的程序代码段（指令序列）。注意，程序可被多个进程共享，即多个进程可以运行同一个程序。例如：同时挂三个 QQ 号，会对应三个 QQ 进程，它们的 PCB、数据段各不相同，但程序段的内容都是相同的（都是运行着相同的 QQ 程序）
注意：Linux内核使用task_struct数据结构作为PCB的具体实现。task_struct包含了进程的多种属性，如进程标识符（PID）、状态、优先级、程序计数器、内存指针、上下文数据、I/O状态信息等。这些信息帮助操作系统管理和调度进程
进程和程序的区别
程序:静态
存储在硬盘中代码，数据的集合
进程:动态
程序执行的过程,包括进程的创建、调度、消亡
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
内存的分布（以32位为例）
0-3G,是进程的空间，3G-4G是内核的空间,虚拟地址（总的内存为4GB）。
虚拟地址 * 物理内存和虚拟内存的地址 映射表 1page=4k
内存分布图：
进程分类
1、交互式进程
2、批处理进程 （批处理进程是指那些不需要用户干预即可自动执行的进程。它们通常用于执行一系列预先定义好的任务或脚本。）
3、 守护进程 （大部分时间处于休眠状态，满足某些特定条件才运行）
进程的状态：
3个状态，就绪→执行态→阻塞（等待，睡眠）基本操作系统
linux中的状态，运行态，睡眠态，僵尸态，暂停态。
进程的调度：
进程调度是操作系统内核的一个重要功能，它负责决定哪个进程获得处理器时间以及何时进行切换。（宏观并行，微观串行）
1.调度队列（Ready Queue）:
就绪队列包含所有可运行的进程，它们已经准备好被CPU执行。
2.调度策略（Scheduling Policy）:
操作系统采用不同的调度策略来决定哪个进程应该获得CPU时间。常见的调度策略包括先来先服务（FCFS）、最短作业优先（SJF）、轮转（Round-Robin）、优先级调度等。
3.上下文切换（Context Switch）:
当前运行的进程被挂起，CPU的状态（如寄存器内容）被保存到该进程的PCB中。然后，调度程序加载下一个要运行的进程的上下文到CPU。
4.调度算法（Scheduling Algorithm）:
调度算法是一组规则，用于决定进程调度的顺序。不同的算法有不同的性能指标，如吞吐量、响应时间、等待时间和周转时间。
5.抢占式调度（Preemptive Scheduling）:
在抢占式调度中，高优先级的进程可以中断当前正在运行的进程，抢占CPU时间。
6.非抢占式调度（Non-Preemptive Scheduling）:
在非抢占式调度中，一旦一个进程开始执行，它将运行直到完成或主动放弃CPU。
7.优先级（Priority）:
进程被赋予不同的优先级，调度器根据优先级来选择下一个要执行的进程。
8.时间片（Time Quantum）:
在时间片轮转调度中，每个进程被分配一个时间片，即它在CPU上允许运行的时间。
9.多级队列（Multilevel Queue）:
操作系统可能使用多个队列来管理不同类别的进程，每个队列都有自己的调度算法。
10.多级反馈队列（Multilevel Feedback Queue）:
一种复杂的调度机制，允许进程在多个优先级队列之间移动，根据其行为动态调整优先级。
11.调度决策（Scheduling Decisions）:
调度器需要做出的决策包括哪个进程将获得CPU，何时进行上下文切换，以及如何调整进程的优先级。
12.调度器（Scheduler）:
调度器是操作系统内核的一部分，负责执行进程调度的算法和策略。进程相关命令
1.ps aux
查看进程相关信息
进程的当前状态
D: Uninterruptible sleep（不可中断睡眠状态） - 进程正在等待某些事件的完成，通常是 I/O 操作。在这种状态下，进程不能被中断。
R: Running or runnable（运行或可运行状态） - 进程正在使用 CPU 或者在运行队列中等待 CPU 时间。
S: Interruptible sleep（可中断睡眠状态） - 进程正在等待某个事件的发生，并且可以被信号中断。
T: Stopped（停止状态） - 进程已经停止执行，通常是因为接收到了一个暂停信号（如 SIGSTOP）。
t: Traced or stopped by debugger（被跟踪或由调试器停止） - 进程被调试器控制或因为某些调试操作而停止。
W: Paging（分页状态） - 这个状态在 Linux 2.6 版本之后的内核中不再有效。
X: Dead（死亡状态） - 进程已经结束，但不应该会在 ps 命令的输出中看到。
Z: Defunct（“僵尸”状态） - 进程已经终止，但父进程尚未调用 wait() 或 waitpid() 系统调用来读取其退出状态。2.top
根据CPU占用率查看进程相关信息
3.kill,killall
kill
kill 命令用于向特定进程发送信号。它的使用格式通常是 kill PID，其中 PID 是要接收信号的进程的进程标识符
kill -2 （PID）15 //发送信号+PID对应的进程，默认接收者关闭
(1-64) (Id号)
（-2代表中止）killall
killall 命令用于向所有匹配指定名称的进程发送信号。与 kill 不同，killall 通过进程名称而不是 PID 来识别进程。
killall -9 进程名
发送信号 进程名对应的所有进程
eg:
killall a.out进程相关的函数
1.fork（）；
在Linux操作系统中，fork() 系统调用是一种创建新进程的方式。这个调用非常特殊，因为它会复制调用它的进程，生成一个新的子进程。
返回值：int 类型的数字。
在父进程中：成功 返回值是子进程的 pid号 >0
失败 返回-1；
在子进程中：成功 返回值 0
失败 无
注意：
1.一次调用，会返回两次。
2.子进程先运行和是父进程先进程，顺序不确定。
3.变量不共享。
4.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。
5.子进程与父进程具有相同的代码逻辑。
举例：边看电视边吃饭，（处理一起运行的进程）
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main(int argc, const char *argv[])
{
pid_t ret=fork();
if(ret>0)
{
//father
while(1)
{
printf("吃饭\n");
sleep(1);
}
}
else if(0==ret)
{
//child
while(1)
{
printf("看电视呢\n");
sleep(1);
}
}
else
{
perror("fork error\n");
return 1;
}
return 0;
}父子进程的关系：
子进程是父进程的副本。子进程获得父进程数据段，堆，栈，正文段共享。
在fork之后，一般情况那个会先运行，是不确定的。如果非要确定那个要先运行，需要IPC机制。
区别：
1）fork的返回值
2）pid不同
2.getpid
pid_t getpid(void);功能:
获得调用该函数进程的pid
参数:
缺省
返回值:
进程的pid
3.getppid
pid_t getppid(void);
功能:
获得调用该函数进程的父进程pid号
参数:
缺省
返回值:
返回父进程id号
进程的终止：8中情况
1）main 中return
2）exit()， c库函数，会执行io库的清理工作，关闭所有 的流，以及所有打开的文件。已经清理函数（atexit）。
3）_exit,_Exit 会关闭所有的已经打开的文件，不执行清理函数。
4) 主线程退出
5）主线程调用pthread_exit
异常终止
6）abort()
7）signal kill pid
8)最后一个线程被pthread_cancle
进程的退出
僵尸进程和孤儿进程
僵尸进程:进程执行结束但空间未被回收变成僵尸进程
僵尸：
当一个子进程完成执行后，如果父进程没有通过wait()或waitpid()系统调用来获取子进程的退出状态，子进程的进程描述符（PCB）仍然保留在系统中，这种状态的进程被称为僵尸进程
僵尸进程的产生原因主要有两点：
子进程已经终止，但父进程没有调用wait()或waitpid()来回收子进程的资源。
父进程在子进程终止前退出，导致子进程成为孤儿进程，被init进程接管，但僵尸状态的子进程仍然存在
。孤儿进程：
是指父进程已经终止，但子进程仍在运行的进程
1.exit 库函数
退出状态，终止的进程会通知父进程，自己使如何终止的。如果是正常结束（终止），则由exit传入的参数。如果是异常终止，则有内核通知异常终止原因的状态。任何情况下，负进程都能使用wait，waitpid获得这个状态，以及资源的回收。
void exit(int status)
exit(1);
功能:
让进程退出,并刷新缓存区
参数：
status:进程退出的状态
返回值:
缺省
举例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
FILE* fp = fopen("1.txt","w");
char buf[512]="hello,123";
fputs(buf,fp);
exit(0);
printf("aaaaaaaaaaa\n");
return 0;
}
return 当该关键字出现在main函数中时候可以结束进程
如果在其他函数中则表示结束该函数。
exit -> 刷新缓存区 -> atexit注册的退出函数 -> _exit
2._exit 系统调用
函数原型
void _exit(int status);
功能:
让进程退出,不刷新缓存区
参数:
status:进程退出状态
返回值:
缺省
3.atexit (回调函数)
通常用于执行清理工作，比如释放资源或保存状态。
原型:
int atexit(void (*function)(void));
功能:
注册进程退出前执行的函数
参数:
function:函数指针
指向void返回值void参数的函数指针
返回值:
成功返回0
失败返回非0
注意事项：
atexit 调用的函数不应该执行太长时间，因为它们会阻塞程序的退出。
程序员应该小心避免在退出函数中调用可能已经关闭的函数或资源。
过多的 atexit 调用可能会影响程序的性能，因为每个调用都需要系统来跟踪这些函数。
当程序调用exit或者由main函数执行return时,所有用atexit注册的退出函数,将会由注册时顺序倒序被调用
举例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
char * p ;
void clean(void)
{
printf("clean func,p %s\n",p);
free(p);
}
int main(int argc, char *argv[])
{
atexit(clean);
p = (char*)malloc(50);
strcpy(p,"hello");
printf("main p %s\n",p);
exit(0);
return 0;
}