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进程是任何多道程序设计的操作系统中的基本概念。通常把进程定义为程序执行的一个实例，因此，如果16个用户同时运行vi，那么就有16个独立的进程（尽管它们共享同一个可执行代码）。操作系统会为每个进程分配独立的资源，包括内存、CPU时间、文件描述符等，以保证不同进程之间不会相互干扰。

进程的基本概念

1. 进程与程序的区别

   • 程序（Program） 是存储在磁盘上的可执行文件，本质上是静态的代码和数据。

   • 进程（Process） 是程序运行后的实例，它是动态的，包含代码、数据、堆栈、CPU寄存器等信息。

2. 进程的状态

   • 运行（Running）：进程正在CPU上执行。

   • 就绪（Ready）：进程可以执行，但正在等待CPU调度。

   • 阻塞（Blocked/Waiting）：进程在等待某些资源（如I/O或信号）。

   • 终止（Terminated）：进程执行完成或被杀死。

3. 进程的组成

   • 进程ID（PID）：系统为每个进程分配的唯一编号。

   • 程序代码（Text）：进程执行的指令。

   • 数据段（Data）：全局变量等数据。

   • 堆（Heap）：动态分配的内存，如malloc申请的空间。

   • 栈（Stack）：存放函数调用信息、本地变量等。

进程上下文（process context）

进程上下文是操作系统在管理进程时保存的相关信息集合，用于描述进程的执行状态和环境。主要包括以下内容：

• 进程上下文是操作系统管理进程的核心数据结构，保存了进程的执行状态和环境信息。

• 进程上下文切换时，操作系统会保存当前进程的上下文并加载下一个进程的上下文，确保进程能正确恢复执行。

中断上下文 vs 进程上下文

特性	中断上下文	进程上下文
触发原因	由硬件或软件中断触发。	由进程调度或系统调用触发。
生命周期	短暂，仅限于中断处理期间。	长期，与进程的生命周期一致。
调度	不可调度。	可调度，受操作系统管理。
保存内容	寄存器、程序计数器、处理器状态等。	进程控制块、内存信息、文件描述符等。
特权级别	通常在内核态运行。	可在用户态或内核态运行。

进程的管理

1. 创建进程

   • 在Linux系统中，进程通常由fork()、vfork()或clone()创建：

     • fork()：创建一个新进程（子进程），几乎完全复制父进程。

     • exec()：在进程内加载并执行新的程序。

     • clone()：用于创建更轻量级的进程或线程。

2. 查看进程

   • ps -aux：查看当前系统的所有进程信息。

   • top / htop：动态查看进程资源占用情况。

   • pgrep 进程名：查找指定进程的PID。

3. 终止进程

   • kill PID：终止指定进程。

   • killall 进程名：终止所有同名进程。

   • pkill -9 进程名：强制杀死进程。

进程间通信（IPC）

进程是独立的，但可以通过以下方式进行通信：

• 管道（Pipe）：用于父子进程间通信，如ls | grep txt。

• 消息队列（Message Queue）：通过内核消息队列传输数据。

• 共享内存（Shared Memory）：多个进程共享同一块内存区域，速度快。

• 信号（Signal）：用于进程间的异步通知，如SIGKILL、SIGSTOP。

• 套接字（Socket）：用于网络或本机进程通信。

守护进程（Daemon）

守护进程是在后台运行的特殊进程，例如：

• systemd：管理系统服务的守护进程。

• sshd：处理远程登录的守护进程。

• cron：定时任务守护进程。