Linux进程入门学习（二）-基础知识

1. 进程的地址空间

进程的地址空间，通常指的是虚拟地址空间，是进程活动的地址范围。大小为4G，主要包括两大块地址空间

a. 内核空间(kernel space) ,大小为1G(0xc0000000 - 0xffffffff)
b. 用户空进(user space),大小为3G(0x00000000 - 0xbfffffff)

如下图表示



地址空间特点：

a. 用户地址空间与内核地址空间是隔离的，只能通过专用的系统调用才能交互;
b. 进程间的用户地址空间是独立的，而内核地址空间则是共享的。 进程虚拟地址空间的物理映射特点:
a.内核空间映射到指定的地址空间
b. 不同进程的用户空间地址动态映射到不同的物理地址空间
c. 不同进程的相同地址空间动态映射到不同的物理地址空间

进程虚据地址空间分布:

进程的4G 地址空间建立后，划分为固定的功能区间，进程的不同操作对应于不同的地址区间，如下图：



那么问题来了，每个进程都需要分配4G的内存空间，但是实际上内存肯定是不够分配的，那么系统是如何解决这一问题的呢？首先理清几个关系，进程要使用内存，就要向操作系统申请，操作系统就会把相应的指令发给MMU（内存处理单元），然后MMU会通过页表转换到实际内存当中（如上图）。实际上是这样子的，一个进程产生后就会向操作系统申请4G大小的内存空间，操作系统当然是答应的，如果操作系统不答应，那么进程就跑不起来，程序就无法运行。操作系统虽然是答应请求了，但是操作系统也不是直接操作内存的，而是通过MMU内存处理单元映射到实际地址空间，MMU就在这个过程当中，把操作系统申请4G地址空间通过页表来转换到实际内存中的实际地址，4G的空间被压缩后可能变成512M或者其他值，这个就取决于页表。那么问题又来了，如果进程要使用的内存空间小于实际地址空间当然是不会出事的，万一超过了实际内存地址空间怎样么办？这时MMU（内存处理单元）就会拒绝操作系统的请求，并告诉操作系统内存已经用完了（操作系统实际不知到进程用来多少内存），进程也无法执行相应超出实际内存部分的代码。

2.进程的生命周期

linux 系统中，进程的整个生老病死过程中，主要经历以下几个阶段

1）进程的创建

2）进程的调度

进程就绪，对应就绪态
进程运行，对应执行态
进程挂起，对应休眠态、暂停态

3）进程的销毁

正常退出，对应死亡态
非正常退出，对应僵尸态，孤儿态

注意：

1）处于执行态的进程，当其不满足某一条件时，会切换到休眠态；

2）当再次满足条件时，不能直接切换到执行态，而是要先到就绪队列中，等待时间片轮转让，再次获得处理；

3）处于僵尸态的进程称为僵尸进程，而处于孤儿态的进程则称为孤儿进程。

进程状态查看

a.pstree –以树的方式查看进程

b.pstree -p:显示当前所有进程的进程号和进程id

1）使用ps 命令查看进程

ps -Af

ps -ef

ps -lA (查看具体进程：ps -lA | grep 进程名)



相关参数如下：

F：代表这个进程旗标(process flags)，说明这个进程的权限，常见有：

若4 表示此进程的权限root ；

若1 則表示此子进程仅能fork。

S：代表这个进程的状态(STAT)，主要的状态有：

R (Running)：该进程正在运行；

S (Sleep)：该进程正在睡眠，可被唤醒。

D ：不可被唤醒

T ：停止状态(stop)；

Z (Zombie)：僵尸进程。

UID/PID/PPID：代表『此进程被该UID 所拥有/进程的PID 号/此进程的父进程PID 』

C：代表CPU 使用率，单位为百分比；

PRI/NI：Priority/Nice 的缩写，代表此进程被CPU 所执行的优先顺序，数值越小代表该进程越快被CPU 执行。

ADDR/SZ/WCHAN：都与内存，ADDR 是kernel function，指出该进程在内存的哪個部分，如果是个running 进程，一般就会显示『- 』/ SZ 代表此进程用掉多少内存/ WCHAN 表示目前进程是否工作，同样的， 若为- 表示正在工作中。

TTY：登入者的终端机位置，若为远程登入则使用动态終端介面(pts/n)；

TIME：使用掉的CPU 时间，注意，是实际花费掉的CPU 运作的时间，而不是系統时间；

CMD：就是command 的缩写，造成此进程的指令。

2）使用top 动态查看进程

top -p 进程PID

参数介绍
PID 每个进程的ID。
PPID 每个进程的父进程ID。
UID 每个进程所有者的UID 。
USER 每个进程所有者的用户名。
PRI 每个进程的优先级别。
NI 该进程的优先级值。
SIZE 该进程的代码大小加上数据大小再加上堆栈空间大小的总数。单位是KB。
TSIZE 该进程的代码大小。对于内核进程这是一个很奇怪的值。
DSIZE 数据和堆栈的大小。
TRS 文本驻留大小。
D 被标记为“不干净”的页项目。
LIB 使用的库页的大小。对于ELF 进程没有作用。
RSS 该进程占用的物理内存的总数量，单位是KB。
SHARE 该进程使用共享内存的数量。
STAT 该进程的状态。
其中S 代表休眠状态；
D 代表不可中断的休眠状态；

关于进程祖先的说明：

逻辑电路->bootloader->系统启动->0号进程->1,2号进程。系统启动产生0号进程（内核进程），0号进程产生1号进程和2号进程，1号进程跑出内核，继续产生其他进程；2号进程则留在内核，继续管理内核中的进程。

3.进程的调度算法

当操作系统中同时执行多个进程时，决定进程获取CPU 控制权的先后顺序及控制时间长短就显得特别重要了，而这些事情是由操作系统的调度算法模块来完成的。

linux 操作系统从0.1 版本发布至今，采用的调度算法经历了无数次的改动，目前形成了

如下几种主要调度算法：

1．先来先服务调度算法

2．短作业(进程)优先调度算法

3．时间片轮转法

4．多级反馈队列调度算法

5 . 优先权调度算法的类型

6 . 高响应比优先调度算法