Linux多进程编程一——进程基础
一、进程基本概念
1.程序和进程
程序：程序是包含一系列信息的文件，以下这些信息描述了如何在运行时创建一个进程：
1.二进制格式标识:每个程序文件都包含用于描述可执行文件格式的元信息。内核利用此信息来解释文件中的其他信息。(ELF可执行连接格式)
2.机器语言指令:对程序算法进行编码。
3.程序入口地址:标识程序开始执行时的起始指令位置。
4.数据:程序文件包含的变量初始值和程序使用的字面量值（比如字符串）。
5.符号表及重定位表∶描述程序中函数和变量的位置及名称。这些表格有多重用途，其中包括调试和运行时的符号解析（动态链接)。
6.共享库和动态链接信息:程序文件所包含的一些字段，列出了程序运行时需要使用的共享库，以及加载共享库的动态连接器的路径名。
7.其他信息:程序文件还包含许多其他信息，用以描述如何创建进程。
进程：进程是正在运行的程序的实例。是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的分配单元，也是基本的执行单元。
联系：可以用一个程序来创建多个进程，进程是由内核定义的抽象实体，并为该实体分配用以执行程序的各项系统资源。从内核的角度看，进程由用户内存空间和一系列内核数据结构组成，其中用户内存空间包含了程序代码及代码所使用的变量，而内核数据结构则用于维护进程状态信息。记录在内核数据结构中的信息它拍叶多马进住怕大PW识号(IDs)、虚拟内存表、打开文件的描述符表、信号传递及处理的有天信息、进程资源使用及限制、当前工作目录和大量的其他信息。
2.单批道和多批道
单道程序，即在计算机内存中只允许一个的程序运行。
多道程序设计技术是在计算机内存中同时存放几道相互独立的程序，使它们在管理程序控制下，相互穿插运行，两个或两个以上程序在计算机系统中同处于开始到结束之间的状态，这些程序共享计算机系统资源。
引入多道程序设计技术的根本目的是为了提高CPU的利用率。对于一个单CPU系统来说，程序同时处于运行状态只是一种宏观上的概念，他们虽然都已经开始运行，但就微观而言，任意时刻，CPU上运行的程序只有一个在多道程序设计模型中，多个进程轮流使用CPU。而当下常见CPU为纳秒级，1秒可以执行大约10 亿条指令。由于人眼的反应速度是毫秒级，所以看似同时在运行。
3.时间片
时间片(timeslice)又称为“量子(quantum)"或"处理器片(processorslice)”是操作系统分配给每个正在运行的进程微观上的一段CPU时间。事实上，虽然一台计算机通常可能有多个CPU，但是同一个CPU永远不可能真正地同时运行多个任务。在只考虑一个CPU 的情况下，这些进程"看起来像"同时运行的，实则是轮番穿插地运行。由于时间片通常很短(在 Linux上为5ms - 800ms),用户不会感觉到。
时间片由操作系统内核的调度程序分配给每个进程。首先，内核会给每个进程分配相等的初始时间片，然后每个进程轮番地执行相应的时间，当所有进程都处于时间片耗尽的状态时，内核会重新为每个进程计算并分配时间片，如此往复。
4.并发和并行
并行(parallel):指在同一时刻，有多条指令在多个处理器上同时执行。
并发(concurrency):指在同一时刻只能有一条指令执行，但多个进程指令被快速的轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果，但在微观上并不是同时执行的，只是把时间分成若干段,使多个进程快速交替的执行。
5.进程控制块PCB
为了管理进程，内核必须对每个进程所做的事情进行清楚的抽还。内核为每个进程分配一个PCB(Processing Control BlocK)进程控制块，维护进程相关的信息，Linux内核的进程控制块是 task_struct结构体。
二、进程状态的转换
1.三态模型和五态模型
进程状态反映进程执行过程的变化。这些状态随着进程的执行和外界条件的变化而转换。在三态模型中，进程状态分为三个基本状态，即就绪态，运行态，阻塞态。在五态模型中，进程分为新建态、就绪态，运行态，阻塞态，终止态。
运行态：进程占有CPU资源正在运行
就绪态：进程具备运行所需的全部条件，等待系统分配CPU资源以便运行。当进程已分配到除CPU以外的所有必要资源后，只要再获得CPU，便可立即执行。在一个系统中处于就绪状态的进程可能有多个，通常将它们排成一个队列，称为就绪队列。
阻塞态：指进程不具备运行条件，正在等待某个事件的完成。
新建态：进程刚刚被创建，还未进入就绪队列
终止态：进程完成任务到达正常结束点，或出现无法克服的错误而异常终止，或被操作系统及有终止权的进程所终止时所处的状态。进入终止态的进程以后不再执行，但依然保留在操作系统中等待善后。一旦其他进程完成了对终止态进程的信息抽取之后，操作系统将删除该进程。
2.进程相关指令
1.静态查看指令ps
ps aux/ajx //a:显示终端上包括其他用户的所有进程 //u:显示进程的详细信息 //x:显示没有控制终端的进程 //j:列出与作业控制相关的信息
2.动态查看指令top
top指令可以在后加上-d设置动态显示时间间隔
在top指令运行时，可以通过这些按键对结果进行排序：M——根据内存使用；P——根据CPU占有率；T——根据进程运行时间长短；U——根据用户名筛选；K——输入PID杀死进程
3.杀死进程
kill [-signal] pid //kill -l 可以列出所有信号 //常用的有 kill -9 pid kill - SIGKILL pid
4.进程号和进程号获取函数
每个进程都由进程号来标识，其类型为pid_t(整型)，进程号的范围:0～32767。进程号总是唯一的，但可以重用。当一个进程终止后，其进程号就可以再次使用。任何进程（除init进程）都是由另一个进程创建，该进程称为被创建进程的父进程，对应的进程号称为父进程号(PPID) 。进程组是一个或多个进程的集合。他们之间相互关联，进程组可以接收同一终端的各种信号，关联的进程有一个进程组号(PGID)。默认情况下，当前的进程号会当做当前的进程组号。
相关函数有pid_t getpid (void) ; pid_t getppid ( void) ;