第 3 章 Unix/Linux进程管理

一、知识点归纳

多任务处理

• 同时进行几项独立活动的能力
• 通过在不同任务之间多路复用CPU的执行时间来实现，即将CPU执行操作从一个任务切换到另一个任务
• “并发”
• 所有操作系统的基础
• 并行编程的基础

进程的概念

• 进程是对映像的执行。
• PROC结构体

Unix/Linux中的进程

1. 进程来源
2. INIT和守护进程
3. 登录进程
   • 文件流
   • FILE结构体
4. sh进程
5. 进程的执行模式
   1. 内核模式（kmode）
      • 每个进程都在Kmode下产生并开始运行
      • 在Kmode下，进程的Kcode、Kdata和Kheap都相同
      • 通过将CPU的状态寄存器从K模式更改为U模式，可轻松切换到Umode
   2. 用户模式（Umode）
      • 进程在Umode下的映像都不相同
      • 只能通过三种方式进入Kmode：
        1. 中断
        2. 陷阱
        3. 系统调用

进程管理的系统调用

1. fork()
   • 创建子进程并返回子进程的pid，如果失败则返回-1
   • kfork()
     • 内核中相应的函数
     • 允许子进程继承父进程打开的所有文件
2. 进程执行顺序
   在fork()完成后，子进程与父进程和系统中所有其他进程竞争CPU运行时间。接下来，运行哪个程序取决于它们的调度优先级，优先级呈动态变化。
3. 进程终止
   • 正常终止
   • 异常终止
4. 等待子进程终止
5. Linux中的subreaper进程
6. exec()：更改进程执行映像
7. 环境变量
   • 为当前sh定义的变量，由子sh或进程继承
   • 可使用env或printenv命令查看环境变量
   • 一些重要的环境变量：
     • SHELL
     • TERM
     • USER
     • PATH
     • HOME

I/O重定向

1. 文件流和文件描述符
   • 每个文件流对应Linux内核中的一个打开文件
   • 每个打开文件都用一个文件描述符（数字）表示
2. 文件流I/O和系统调用
3. 重定向标准输入
4. 重定向标准输出

管道

• 管道是用于进程交换数据的单向进程间的通信通道
• 在双向管道上，数据可以双向传输
• 普通管道用于相关进程
• 命名管道是不相关进程之间的FIFO通信通道

1. Unix/Linux中的管道编程
2. 管道命令处理
3. 将管道写进程与管道读进程连接起来
4. 命名管道（FIFO）

二、ChatGPT