进程管理

进程管理

关于进程，需要记住三个组成部分：

  • 程序文件（Program file） - 代码和数据

  • 进程映像（Process image） - 存储栈、当前定义的变量、数据、地址空间等更多信息；当需要运行时，操作系统知道如何使用这个映像重新创建进程

  • 进程（Process） - 内存中运行的程序

当进程开始运行时，它会从父进程继承用户ID（user-id）和组ID（group-id）。这个信息控制进程的访问级别。你可以使用setuid或setgid来启用进程继承文件所有者权限。

进程属性

每个进程都有以下属性：

  • 唯一标识符，称为进程ID或pid

  • 指向生成它的父进程的链接

有一个特殊的根父进程称为init，它通常有pid 1。init的ppid是0（传统上意味着它没有父进程）。pid 0对应内核调度器，它不是用户进程。

systemd现在正在Linux上取代init，它解决了init的一些问题并且整体更稳定，更多内容请参见这里

进程生命周期

UNIX中进程工作有一个通用模式：

  1. 通过克隆现有父进程创建新的子进程 fork()

  2. 这个新的子进程调用exec()来替换子进程中运行的父进程，用子进程想要运行的进程

  3. 子进程调用exit()来终止自己；它只传递退出码；0表示成功，其他都是错误码

  4. 父进程需要调用wait()系统调用来获取这个退出码

这个周期为每个生成的进程重复。

这里有一些可能出错的情况：

  • 如果父进程不调用wait()怎么办？这会导致僵尸进程（zombie process）- 这是一个资源泄漏，因为操作系统在退出码被父进程消费之前无法清理进程

  • 如果父进程在子进程之前死亡怎么办？这会导致孤儿进程（orphan process）；孤儿进程被init进程（特殊的根父进程）收养，然后等待子进程完成

父进程如何从子进程获取额外信息？使用退出码是不可能的。但是，有其他方法可以进行进程间通信。

进程状态

进程可以处于以下几种状态：

  • 运行（Running）: 正在CPU上执行

  • 就绪（Ready）: 等待CPU执行

  • 阻塞（Blocked）: 等待某个事件（如I/O操作）

  • 僵尸（Zombie）: 已终止但父进程尚未调用wait()

  • 孤儿（Orphan）: 父进程已终止，被init进程收养

进程管理命令

# 查看当前进程
$ ps
$ ps aux      # 详细信息
$ ps -ef      # 完整格式

# 查看进程树
$ pstree

# 动态查看进程
$ top
$ htop        # 更友好的界面

# 终止进程
$ kill <pid>          # 正常终止
$ kill -9 <pid>       # 强制终止
$ killall <name>      # 按名称终止

# 后台运行进程
$ command &
$ nohup command &     # 忽略挂断信号

# 查看进程详细信息
$ /proc/<pid>/status
$ /proc/<pid>/cmdline

进程优先级

# 查看进程优先级
$ top

# 更改进程优先级
$ renice -n 10 -p <pid>    # 降低优先级
$ renice -n -5 -p <pid>    # 提高优先级

# 以特定优先级启动进程
$ nice -n 10 command        # 低优先级
$ nice -n -5 command       # 高优先级

参考资料

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