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news 2025/10/13 14:40:23

wordpress快速加载,企业网站seo优帮云,龙岗网站设计信息,广州seo优化费用往期内容回顾进程管理理解计算机的软硬件管理前言在现代操作系统中，进程管理是核心模块之一。它负责调度和控制计算机中的所有程序执行，确保多任务环境下系统资源的合理分配和高效利用。理解进程管理对于深入掌握操作系统原理、提升编程技能以及系统…

    往期内容回顾

        进程管理

        理解计算机的软硬件管理

前言

在现代操作系统中，进程管理是核心模块之一。它负责调度和控制计算机中的所有程序执行，确保多任务环境下系统资源的合理分配和高效利用。理解进程管理对于深入掌握操作系统原理、提升编程技能以及系统优化都有重要意义。

大纲

本文将围绕进程管理的基本属性和常见进程类型展开介绍，帮助读者系统了解操作系统中进程的运行机制和管理方法。

一、进程管理的属性

进程是程序的一次执行实例，是系统进行资源分配和调度的基本单位。一个进程通常包含以下几个关键属性：

进程标识符（PID）

每个进程都有唯一的PID，用于操作系统跟踪和管理。利用getpid()可以获取对应进程的PID。

getppid则获取对应进程的父进程的PPID。

进程状态

进程在执行过程中会处于不同状态，常见状态包括

1. 新建（New）

定义：进程刚被创建，还没有准备好执行。
说明：在这个阶段，操作系统为进程分配必要的资源（如进程控制块PCB、内存空间等），还没有被加入到就绪队列中。

2. 就绪（Ready）

定义：进程已准备好执行，等待CPU分配。
说明：进程拥有所有必需资源，但当前CPU被其他进程占用，暂时处于等待状态。就绪队列中可能有多个进程，调度程序根据调度算法选择其中一个进入运行状态。

3. 运行（Running）

定义：进程正在CPU上执行指令。
说明：此时进程占用CPU资源，执行其程序代码。只有一个进程能在单核CPU上处于运行状态，多核CPU则允许多个进程同时运行（各占一个CPU核）。

4. 阻塞（Blocked / Waiting）

定义：进程等待某些事件（如I/O完成、信号量释放）而无法继续执行。
说明：当进程执行到需要等待外部资源（如磁盘读写、用户输入、网络数据）时，它会主动放弃CPU，进入阻塞状态。阻塞的进程不参与CPU调度。

5. 终止（Terminated / Exit）

定义：进程执行完毕或被操作系统/用户强制结束。
说明：进程释放所占用的所有资源，操作系统清理其进程控制块。若父进程未回收该进程的退出状态，会暂时形成僵尸进程。

6. 挂起（Suspended）

挂起状态是指进程暂时被操作系统从内存中“挂起”，即暂停执行且不占用CPU时间，同时其内存可能被换出到磁盘（交换空间）。挂起通常用于：

系统内存紧张时，将某些就绪或阻塞进程挂起，以释放内存。
用户或管理员手动暂停某个进程。

挂起分为两种：

挂起就绪（Suspended Ready）：进程在就绪队列中，但不在内存，等待被重新调入内存后进入就绪状态。
挂起阻塞（Suspended Blocked）：进程在阻塞队列中，但也被换出内存。

7. 僵尸进程（Zombie）

操作系统角度

僵尸进程是已经执行完毕（退出）的进程，但其父进程尚未读取子进程的退出状态，因此操作系统保留了该进程的PCB，便于父进程调用wait()回收资源。僵尸进程：

不占用CPU和内存资源，只占用进程表项。
如果父进程不回收，僵尸进程会一直存在，导致进程表资源浪费。

数据结构角度

僵尸状态在PCB中的状态字段标记为ZOMBIE。
PCB中保存的资源几乎全部释放，但保留了少量信息（如退出码、PID等），以便父进程获取。
进程表中占据一个条目，但不会出现在就绪或阻塞队列

8. 停止（Stopped）

定义：停止状态指进程被暂停执行，通常是由用户信号（如SIGSTOP）或调试器发出暂停指令引起。与挂起不同，停止状态的进程仍驻留内存，但CPU不调度其运行。

说明：进程处于停止状态时不会占用CPU资源，但保留所有资源。
可以通过信号（如SIGCONT）恢复运行。
Linux

常见状态有：R (Running or Runnable)、S (Sleeping)、D (Uninterruptible sleep)、Z (Zombie)、T (Stopped)、X(dead)等。

进程状态查看：

1、Running 运行状态

写一个死循环脚本
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(){while (1) {int a = 2;a += 1;}   
}
root 590 1 590 0 0 Ss ?? 10:23.38 /usr/libexec/runningboardd

junye 11968 10590 11968 0 1 R+ s001 0:03.03 ./running

junye 11970 11662 11969 0 2 S+ s006 0:00.00 grep running

显示的进程状态为 Running 状态。

2、sleep 休眠状态
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main(){while (1) {printf("hello my pid is %d!\n", getpid());sleep(2);}   
}
查看进程

root 590 1 590 0 0 Ss ?? 10:21.32 /usr/libexec/runningboardd

junye 11786 10590 11786 0 1 S+ s001 0:00.01 ./running

junye 11791 11662 11790 0 2 S+ s006 0:00.00 grep running

显示的进程状态为 sleep 状态。

S 表示你的进程当前处于睡眠状态 --> 阻塞状态的一种，即进程正在等待某个事件（比如I/O完成、信号等），因此暂时没有占用CPU。这里使用printf访问外设，很慢所以在休眠状态。带+表示前台进程组可以被 ctrl+c终止。

3、暂停状态Stopped

当某个程序在运行时，使用kill -19 暂停其进程，此进程显示为T。

背景知识：前台进程组 vs 后台进程组

在 Unix/Linux 系统中，进程是以**进程组（process group）**组织的，方便终端控制和信号管理。
前台进程组是当前终端正在交互的进程组，它可以接收来自终端的信号（如 Ctrl+C 的 SIGINT，Ctrl+Z 的 SIGTSTP）。
后台进程组是非交互运行的进程组，不直接接受终端信号。
带 + 号表示这个进程是前台进程组（foreground process group）的成员。
不带 + 号表示这个进程不在前台进程组，通常是后台进程或守护进程。

状态转换示意

新建 → 就绪 → 运行 → 阻塞 → 就绪 → 运行 → 终止

新建 → 就绪：进程创建完成，准备好执行。
就绪 → 运行：调度器分配CPU给进程。
运行 → 阻塞：进程等待I/O或其他事件。
阻塞 → 就绪：等待事件完成，进程重新进入就绪队列。
运行 → 就绪：CPU时间片用完，进程让出CPU，回到就绪队列等待下次调度。
运行 → 终止：进程完成任务或被强制退出。

程序计数器（PC）

指示下一条要执行的指令地址。
寄存器内容

进程执行时CPU寄存器的值。
内存管理信息

包括代码段、数据段、堆栈等所在内存空间。
资源信息

如打开的文件、信号量、I/O设备等。
进程优先级

用于调度决策，优先级高的进程优先获得CPU时间。
父子关系

进程之间的创建关系，例如一个进程可以创建子进程。

二、常用的进程类型

根据不同的功能和生命周期，进程大致可以分为以下几类：

系统进程（System Processes）

负责操作系统核心功能的进程，如内核守护进程、调度器等，通常在后台运行，不直接与用户交互。
用户进程（User Processes）

由用户启动，执行用户应用程序。它们通过系统调用与操作系统交互。
守护进程（Daemon Processes）

一类特殊的后台进程，常驻内存，负责监控系统事件或提供服务，如网络服务守护进程sshd。
僵尸进程（Zombie Processes）

子进程结束后父进程未及时回收资源，保留少量进程信息的“死”进程。它们不占用CPU和内存，但占用进程表项。
孤儿进程（Orphan Processes）

父进程终止后，子进程依然运行，由操作系统将其“收养”并挂载到init进程下。