进程与内存、进程状态

进程的概念

　　进程与程序不同，进程是运行中的程序，而程序是保存在硬盘上的可执行代码。

　　程序转为进程的三个步骤：

1. 1. 内核将程序读入内存，为程序分配内存
   2. 内核为进程分配PID（进程标识符）和其他所需资源
   3. 内核为该进程保存PID以及其他状态信息，并把进程放入运行队列等待执行。当程序转化为进程后就可以被操作系统的调度程序调度执行了

　　Linux下可通过ps、pstree查看当前系统中的进程。

进程标识

　　每个进程都是由每个进程ID（PID）唯一标识的，PID 存储在 PCB 中， PCB 是进程控制块，是进程最重要的组成部分。每个进程除了进程ID外还有其他标识，需要由相应函数获得。这些函数在头文件unistd.h中。

进程与内存

　　Linux一个进程由三部分组成，进程在内存中包含三个方面：

1. 代码段。它存放程序中的代码，并可以被机器中运行同一程序的数个进程共享
2. 堆栈段。它存放的是子程序（函数）的返回地址、子程序（函数）的参数、局部变量
3. 数据段。它存放了全局变量，常量，以及动态数据分配的空间（比如malloc申请的空间）

　　　　　　

　　系统中同时运行多个相同的程序，它们的堆栈段和数据段不能是同一个，而代码段是同一个。

进程的状态

　　Linux进程的状态包含九个方面：

1. 用户状态。进程在用户状态下进行的状态
2. 内核状态。进程在内核状态下进行的状态
3. 内存中就绪。进程没有执行，但是处于就绪状态，只要内核调度它，就可以执行。
4. 内存中休眠。进程正处在休眠并在内存之中。并且没有被交换到swap设备（虚拟内存）　
5. 就绪且换出。进程处于就绪状态，但是还必须要经过两个步骤（1.换入内存2.内核调度）才可以执行。
6. 睡眠且换出。进程处于睡眠状态，且内存还没换入。
7. 被抢先。进程在从内核状态返回用户状态的时候，内存抢先于它，做了上下文切换，调度了另一个进程，原进程就处于被抢先状态。
8. 创建状态。进程刚被创建，但既不是就绪状态，也不是休眠状态，这个状态是除了进程0外的最初状态。
9. 僵死状态。进程调用exit结束，进程不再存在，但是在进程表上还有记录，该记录可由父进程收集。

　　举例说明Linux的进程转换：

1. 1. 进程被父进程通过系统调用 fork 创建，此时进程处于创建状态；
   2. 当fork为进程配置好内核数据结构和私有数据结构后，子进程处于就绪状态；(可能的就绪位置：1.内存  2.swap设备)
   3. 当在内存就绪时，进程可被内核调度程序调度到cpu中执行
   4. 内核调度该进程的时候，进程进入内核状态。随后由内核状态返回用户状态而执行程序。在用户状态持续一段时间后，又会被内核调度程序调度而进入内核状态，由此转入就绪状态。有时进程在用户状态时，也会因为系统调用而进入内核状态，服务完毕，又从内核状态返回用户状态。
   5. 内核状态返回向用户状态返回时可能被抢占，这是由于有优先级更高的进程需要使用cpu而不能等到下一次调度时间，从而造成抢占
   6. 进程调用exit进入僵死状态，最后结束