进程与程序的核心概念
进程是程序执行的动态实例，包含内存分配、CPU调度等资源管理。程序是静态存储在硬盘上的代码和数据集合。
- 区别：
- 程序永久存储，进程临时存在
- 进程有状态变化（创建、运行、终止），程序无状态
- 进程可并发执行，程序不可并发
- 进程间竞争资源（CPU、内存）
- 一个程序可生成多个进程，一个进程可执行多个程序
进程控制块（PCB）
PCB是操作系统描述进程的核心数据结构，包含以下信息：
- PID：唯一进程标识符
- 工作路径：进程当前目录（
chdir相关） - umask：默认文件权限掩码（如
0002） - 文件列表：进程打开的文件描述符
- 信号处理：异步I/O事件响应配置
- 用户/组ID：权限控制标识
- 资源限制：如最大打开文件数（默认1024）、栈大小（如8MB）
进程的内存与隔离性
- 虚拟内存：
- 隔离性：进程间内存空间不可直接访问
- 安全性：通过权限控制防止非法访问内核空间
- 进程内存布局：包括代码段、数据段、堆、栈等
进程分类
- 交互式进程：需用户输入后输出（如命令行工具）
- 批处理进程：批量执行命令（如Shell脚本）
- 守护进程：后台自动运行，响应特定事件（如系统服务）
进程调度与并发
- 调度算法：
- 时间片轮转：每个进程分配固定CPU时间
- 短任务优先：优先执行耗时短的进程
- CFS（完全公平调度）：基于权重分配CPU时间
- 并发本质：
- 宏观并行：多进程同时运行（时间段内）
- 微观串行：任一时刻仅一个进程占用CPU
进程上下文切换
当CPU时间片耗尽时：
- 当前进程状态（PCB、寄存器值）保存到内存/硬盘
- 新进程状态从存储加载到内存
- CPU切换到新进程执行
Linux进程管理命令
ps aux：列出所有进程详细信息top：动态查看进程资源占用kill：发送信号控制进程kill -9 PID：强制终止进程killall -9 a.out：终止所有同名进程
进程创建函数（fork）
pid_t fork(void);- 行为：
- 克隆父进程的地址空间和PCB，生成子进程
- 子进程从
fork()后开始执行，与父进程共享代码逻辑
- 返回值：
- 父进程：返回子进程PID（>0）
- 子进程：返回0
- 失败：返回-1
获取进程ID的函数
pid_t getpid(void); // 获取当前进程PID pid_t getppid(void); // 获取父进程PID- 用途：明确进程关系，用于调试或资源管理
关键注意事项
- 父子进程独立性：变量不共享，修改互不影响
- 执行顺序：父子进程运行顺序由调度器决定，非固定
- 资源释放：子进程终止后需由父进程回收（避免僵尸进程）
通过上述机制，操作系统实现多进程的高效管理和资源分配。
