Linux 学习笔记--进程

进程

Linux 中也难免遇到某个程序无响应的情况,可以通过一些命令来帮助我们让系统能够更流畅的运行。那么什么是程序?什么是进程?什么是线程?

程序(procedure):不太精确地说,程序就是执行一系列有逻辑、有顺序结构的指令,帮我们达成某个结果。

进程(process):进程是程序在一个数据集合上的一次执行过程,在早期的 UNIX、Linux 2.4 及更早的版本中,它是系统进行资源分配和调度的独立基本单位。

线程(thread)是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中,是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。因为线程中几乎不包含系统资源,所以执行更快、更有效率。

简单来说,程序是为了完成某种任务而设计的软件,比如 vim 是程序。什么是进程呢?进程就是运行中的程序。线程的划分尺度小于进程,使得多线程程序的并发性高。进程在执行过程中拥有独立的内存单元,而多个线程共享内存,从而极大地提高了程序的运行效率。

一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程

程序只是一些列指令的集合,是一个静止的实体,而进程不同,进程有以下的特性:

  • 动态性:进程的实质是一次程序执行的过程,有创建、撤销等状态的变化。而程序是一个静态的实体。
  • 并发性:进程可以做到在一个时间段内,有多个程序在运行中。程序只是静态的实体,所以不存在并发性。
  • 独立性:进程可以独立分配资源,独立接受调度,独立地运行。
  • 异步性:进程以不可预知的速度向前推进。
  • 结构性:进程拥有代码段、数据段、PCB(进程控制块,进程存在的唯一标志)。也正是因为有结构性,进程才可以做到独立地运行。

有人可能将并发与并行混淆,其实两者是有区别的。

并发:在一个时间段内,宏观来看有多个程序都在活动,有条不紊的执行(每一瞬间只有一个在执行,只是在一段时间有多个程序都执行过)

并行:在每一个瞬间,都有多个程序都在同时执行,这个必须有多个 CPU 才行

分类

进程可以从两个角度来分:

  • 以进程的功能与服务的对象来分;
  • 以应用程序的服务类型来分;

第一个角度来看,我们可以分为用户进程与系统进程:

  • 用户进程:通过执行用户程序、应用程序或称之为内核之外的系统程序而产生的进程,此类进程可以在用户的控制下运行或关闭。
  • 系统进程:通过执行系统内核程序而产生的进程,比如可以执行内存资源分配和进程切换等相对底层的工作;而且该进程的运行不受用户的干预,即使是 root 用户也不能干预系统进程的运行。

第二角度来看,我们可以将进程分为交互进程、批处理进程、守护进程

  • 交互进程:由一个 shell 终端启动的进程,在执行过程中,需要与用户进行交互操作,可以运行于前台,也可以运行在后台。
  • 批处理进程:该进程是一个进程集合,负责按顺序启动其他的进程。
  • 守护进程:守护进程是一直运行的一种进程,在 Linux 系统启动时启动,在系统关闭时终止。它们独立于控制终端并且周期性的执行某种任务或等待处理某些发生的事件。例如 httpd 进程,一直处于运行状态,等待用户的访问。还有经常用的 cron(在 centOS 系列为 crond)进程,这个进程为 crontab 的守护进程,可以周期性的执行用户设定的某些任务。

进程组与Sessions

每一个进程都会是一个进程组的成员,而且这个进程组是唯一存在的,他们是依靠 PGID(process group ID)来区别的,而每当一个进程被创建的时候,它便会成为其父进程所在组中的一员。

与进程组类似,每当一个进程被创建的时候,它便会成为其父进程所在 Session 中的一员,每一个进程组都会在一个 Session 中,并且这个 Session 是唯一存在的,

Session 主要是针对一个 tty 建立,Session 中的每个进程都称为一个工作(job)。

工作管理

bash(Bourne-Again shell)支持工作控制(job control),而 sh(Bourne shell)并不支持。

我们通过 & 来让命令在后台运行

图中所显示的 [1] 207分别是该 job 的 job number 与该进程的 PID,而最后一行的 Done 表示该命令已经在后台执行完毕。

我们还可以通过 ctrl + z 使我们的当前工作停止并丢到后台中去。然后可以通过 jobs 来查看被停止丢到后台的工作。

我们可以通过这样的一个命令将后台的工作拿到前台来

#后面不加参数提取预设工作,加参数提取指定工作的编号
#ubuntu 在 zsh 中需要 %,在 bash 中不需要 %
$ fg [%jobnumber]

之前我们通过 ctrl + z 使得工作停止放置在后台,若是我们想让其在后台运作我们就使用这样一个命令

#与fg类似,加参则指定,不加参则取预设
$ bg [%jobnumber]

如果我们想删除或者重启一个任务,可以使用kill命令

#kill的使用格式如下
$ kill -signal %jobnumber

#signal从1-64个信号值可以选择,可以这样查看
$ kill -l

其中常用的有这些信号值

信号值 作用
-1 重新读取参数运行,类似与 restart
-2 如同 ctrl+c 的操作退出
-9 强制终止该任务
-15 正常的方式终止该任务

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