🌟前言
本篇博客基于学习完冯诺依曼体系结构与操作系统及其进程，进一步深度理解进程，学习完本篇对进程的理解会更上一层楼，想必大家已经按耐不住接收新的知识，那咱们话不多说进入今天的主题--->【Linux】进程状态、进程优先级和进程切换😳😳。
⭐主体
我们从以下学习【Linux】进程状态、进程优先级和进程切换🤗🤗。
🌙操作系统进程
由于Linux是一个多用户，多任务的系统，可以同时运行多个用户的多个程序，就必然会产生很多的进程，而每个进程会有不同的状态。
进程状态：一个程序被加载到内存变成进程之后，操作系统要对该进程进行管理，即为其创建对应的PCB对象，而进程状态，本质上就是PCB内部的一个整形变量，不同的整形值就对应不同的进程状态。
常见的进程状态：运行、挂起、阻塞、新建、就绪、等待、挂机、死亡。进程的不同状态本质都是用来满足不同的运行场景的。
🌙Linux进程状态
我们Linux进程状态，可以用kernel源代码查看：
/*
* The task state array is a strange "bitmap" of
* reasons to sleep. Thus "running" is zero, and
* you can test for combinations of others with
* simple bit tests.
*/
static const char * const task_state_array[] = {
"R (running)", /* 0 */
"S (sleeping)", /* 1 */
"D (disk sleep)", /* 2 */
"T (stopped)", /* 4 */
"t (tracing stop)", /* 8 */
"X (dead)", /* 16 */
"Z (zombie)", /* 32 */
};- R运行状态（running） : 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。
- S睡眠状态（sleeping): 意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠（interruptible sleep））。
- D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。
- T停止状态（stopped）： 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
- X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。
- z僵尸状态（zombie）：这个状态是一个已经运行完的子进程等待父进程回收它的返回信息。
那么我们可以亲自操作来查看各种状态
ps aux / ps axj //命令
那咱们看看Linux各种状态下的样子：
💫R运行状态
创建Makefile：
创建myprocess.c:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
while(1);
{
int a = 0;
a = 1+1;
}
return 0;
}
这里博主没有显示，因为没有运行。
💫S睡眠状态
创建Makefile：
创建myprocess.c:
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
int main()
{
while(1);
{
int a = 0;
a = 1+1;
}
return 0;
}
🌙两个特殊进程
进程退出的时候不能立即释放该进程对应的资源！保存一段时间，让对应的父进程/操作系统进行读取。
💫僵尸进程
进程退出了，但退出信息没有父进程或者OS被回收，那么此时该进程就处于僵尸进程。咱们演示一下效果。
创建myproc.c:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
pid_t id = fork();
if(id == 0)
{
// 子进程
printf("after fork, 我是子进程: I am a prcess, pid: %d, ppid: %d, return id: %d\n", getpid(), getppid(), id);
sleep(5);
exit(1);
}
else{
// 父进程
while(1){
printf("after fork, 我是父进程: I am a prcess, pid: %d, ppid: %d, return id: %d\n", getpid(), getppid(), id);
sleep(1);
}
}
return 0;
}
创建Makefile:
myproc:myproc.c
gcc -o myproc myproc.c
.PHONY:clean
clean:
rm -f myproc.c运行结果：
💫孤儿进程
父进程先退出，子进程就称之为"孤儿进程"
创建myproc.c:
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("before fork: I am a prcess, pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
sleep(5);
printf("开始创建进程啦!\n");
sleep(1);
pid_t id = fork();
if (id < 0) return 1;
else if (id == 0)
{
// 子进程
while (1) {
printf("after fork, 我是子进程: I am a prcess, pid: %d, ppid: %d, return id: %d\n", getpid(), getppid(), id);
sleep(1);
}
}
else {
// 父进程
while (1) {
printf("after fork, 我是父进程: I am a prcess, pid: %d, ppid: %d, return id: %d\n", getpid(), getppid(), id);
sleep(1);
}
}
return 0;
}
创建Makefile:
myproc:myproc.c
gcc -o myproc myproc.c
.PHONY:clean
clean:
rm -f myproc.c运行结果：
🌙进程优先级
💫优先级概念
- 优先级
即获取资源的先后顺序和先后被执行的能力。优先级高的先获得和执行，优先级低的反之。
存在的原因:资源太少，需要资源分配。
- Linux优先级
优先级本质就是PCB里面一个整数数字(或者几个整型数字)
Linux优先级有一个特点：很快
💫查看系统进程
在linux或者unix系统中，用ps –l/ps -al命令则会类似输出以下几个内容：
💫PRI和NI
Linux中由两个整型数字决定优先级:PRI（priority）和NI（nice）
注意：
Linux下的老的优先级PRI默认值是80！而NI取值是有范围，取值范围是[-20,19]。也就意味着优先级是有取值范围的[80-21,80+19]
在Linux下支持进程在运行中进行优先级调整的，调整的策略就是更改nice完成的，也就是说会受到nice值影响（但是一般情况下不修改），但是大部分情况下，nice值是默认的也就是0。
这里的PRI优先级是80，NI值是0
💫top命令更改nice
步骤1：sudo top
步骤2：进入top后输入r然后在输入进程的pid(进入进程)输入要修改nice的值
myproc.c代码：
初始NI和PRI：
用top命令进行修改：（先输入命令sudo top后在输入r,在输入进程的PID)：
开始修改：（找到进程编号）
看到这个界面就可以开始更改NI值了：
这里博主就不修改了，但是要注意一些细节：
💫特性
这里的独立性对于父进程和子进程是否还是存在？yes
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<stdlib.h>
int main()
{
pid_t id = fork();
if (id == 0)
{
while (1)
{
printf("this is child process,pid: %d,ppid:%d\n", getpid(), getppid());
sleep(1);
int* p = NULL;
*p = 100;//野指针
}
}
else
{
while (1)
{
printf("this is parent process,pid:%d,ppid:%d\n", getpid(), getppid());
sleep(1);
}
}
}运行结果：
子进程崩溃并没有影响父进程。
💫进程切换
- 1.并发
- 2.进程如何切换
而进程运行的时候一定会产生很多的临时数据，但这些临时数据只属于当前进程，虽然CPU内部只有一套寄存器硬件，但是寄存器保存的数据只属于当前进程，也就是说，寄存器硬件不是寄存器内的数据，这是两码事，寄存器被所有进程共享，但是寄存器里的数据时每个进程各自私有的。
时间片引出：
- 进程在运行的时候占有CPU，但是却不是一直占有到进程结束，进程都有自己的时间片！因为时间片的存在，进程会出现没有被执行完就被拿下去的情况，这时候问题来了：这个进程下一次如何在次回到CPU继续运行：
- 进程切换的时候，需要先进行上下文保护，这里的上下文指的是CPU里的寄存器的数据，而不是寄存器，这里简单理解为临时数据保存至PCB里，而当进程恢复运行的时候，要进行上下文的恢复，该进程在次回到CPU继续运行时，重新加载恢复这些数据。
🌟结束语
今天内容就到这里啦，时间过得很快，大家沉下心来好好学习，会有一定的收获的，大家多多坚持，嘻嘻，成功路上注定孤独，因为坚持的人不多。那请大家举起自己的小手给博主一键三连，有你们的支持是我最大的动力💞💞💞，回见。
