1. 行程

大家應該對任務管理并不陌生吧，有時候app卡死了我們就需要手動去吧這個app殺死，但仔細看會發現他上面寫的是行程

簡單來說，一般點開app就是把軟體的代碼和資料加載到記憶體中，這樣算是一個行程了，但是其實內部還進行了更多的操作，他還會為這個代碼創建一個PCB（sask_struct)

1.2 PCB

什么是PCB？

行程控制塊，用來描述行程屬性的集合

為什么需要PCB？

一般情況下行程是不止一個的，所以CPU需要對行程管理，切上述說過一個概念管理者與于被管理者，而CPU就是管理者，行程就是背管理者，一般管理者是不直接管理被管理者，一般通過資料管理的

PCB中包含的資訊(部分)

1. 背景關系資料
2. 記憶體指標
3. 狀態
4. 優先級
5. 識別符號
6. 程式計數器
7. IO狀態
8. 記賬資訊

1.2.1背景關系資料

CPU一直奉行一個概念：公平至上，效率為優，就是CPU不會偏心他每一個行程都會雨露均沾，所以這里就有一個概念叫做時間片

時間片：

微觀是就是分配給每個行程在CPU上的運行時間

當一個行程的時間片到了，或者來了一個優先級更高的行程，那么CPU就要把他剝離下來，而剝離下來的時候會將CPU暫存器中的資訊（運行資訊），程式計數器（pc指標，存的是下個代碼的地址），程式狀態，保存至PCB中，整個就是背景關系資料的簡單概念

并發

老話說眼見為實，耳聽為虛，其實作在我告訴你，眼見也不一定為實，我們平時在電腦上打開多個app，在上述操作中可以理解CPU是同時在運行多個行程，這就是眼睛欺騙了你，他只讓你看到了他的表面，底層其實是cpu在瘋狂的切換（每個行程都有對應的時間片），讓你覺得其實CPU在執行多個行程

并行

本質就是有錢，一臺機子倆CPU，那么CPU就可以在同一時間運行倆個行程，只要錢夠多，同時跑百八十個行程都沒事

途中可以清晰的看出在一段時間內并發與并行的運行原理，且他們剝離后會放到運行佇列中等待

并發：一段時間內運行多個行程

并行：同一時間可以運行多個行程（取決于cpu個數）

運行佇列等待：

1.2.2 記憶體指標

1.2.3狀態

上面的是宏觀的行程狀態圖，且每個作業系統可能對應的狀態有所不同，我們講的linux下的狀態

1. R 運行狀態
2. S 睡眠狀態
3. D 深度睡眠（磁盤休眠）
4. T 停止狀態
5. Z 僵尸狀態
6. X 死亡狀態

R狀態

R既然是運行狀態，那么他是CPU在運行的嗎？

當然不是，上面說過，每個行程都有一個時間片，運行完就剝離下來，還需要運行就放到運行佇列中，那么其實在運行佇列中的行程也是R狀態

D狀態 VS S狀態

S和D都是睡眠狀態

S，D都意味著行程在等待事件完成，但是S是可以被中斷喚醒了(外部給一個指令)，D是只能等著行程自動醒來

不知道你有沒有遇到過這樣的場景就是你想關機卻卡死了，其實就是有行程在深度睡眠(D)，阻止你關機，現在是不是多年的謎團就解破了，D狀態一般是行程在進行重要的操作，如往磁盤中塞資料……

T狀態

該狀態可以理解為在除錯，啟動除錯不就停在了短點出嗎，他也是類似，行程直接停止，需要發送SIGSTOP才可以繼續，這就和我們按下n，s（Linux中gdb下一步與進入函式指令）他就又開始跑，

Z狀態

父行程還在，可是子行程突然啥原因退出了，那么這個時候子行程就是僵尸狀態，但他是僵尸狀態的時候他會把自己行程的基本資訊放入他的PCB中

為啥叫僵尸狀態呢？

當一個行程意外退出的時候是不會馬上被釋放的，就和背景關系資料類似，我創建行程本質是想干什么，當然是完成任務了，如果他突然掛了，那么我需要知道他是否完成了任務，如果沒有完成我需要派新行程再去執行，所以僵尸狀態本質：就是行程退出時候的行程狀態

不處理僵尸狀態會怎么樣？

C和C++你動態開辟出來的資料不釋放會怎么樣？記憶體泄漏咯，那么Z狀態也一樣，Linux是由C語言撰寫（其實作業系統基本都是由C撰寫的），那么上述說過一個行程是由代碼資料，還有對應PBC結構體，這個PCB很大很大…………

X狀態

該狀態一般你在任務串列是看不到的，因為一閃而過，直接被作業系統回收，

拓展介紹一個行程（孤兒行程）：

人如其名，就是當子行程還在運行的時候，這時候我父行程突然也應為某種原因線子行程退出，這就是孤兒行程的概念？


你說過子行程的資料是父行程回收的那現在怎么？

那么你想一想現在誰可以幫助子行程不變僵尸呢？當然是作業系統，沒錯當一個行程變成孤兒行程的時候,他們會去認作業系統做父親（作業系統本質也是一個行程（1號行程））

如果我看這個行程不爽老是優先占用CPU資源那么什么辦法呢？

• kill + pid

那么現在有個問題就是僵尸行程可以被殺死嗎？

現在已經是邏輯題了，你說你向他心臟開了一槍后且確認已經死了，臨走的時候又補了幾槍算是在殺了次嗎？他又不是死侍（漫威超級英雄），你那只能算鞭尸

除了僵尸且D狀態也是不可以被殺死的，你關機都可以給阻攔住讓你死機，你覺得一條指令可以殺死他們不要開玩笑了好嗎

如何查看呢？

1. 需要一條指令： ps axj ｜grep [行程]
2. top
3. ps l

建議使用第一個，因為第一個搭配grep直接篩選出你想要看的行程

那么怎么樣才會看到這些狀態呢？

R狀態：

當你載用ps指令的時候怒有沒有發現其實ps他的狀態就是R

本質我們輸入這個指令也創建了一個行程

t狀態

當我按下回車得的時候，那么查看行程狀態的時候，main.g這個行程的就變成了t

Z狀態：

代碼：

行程的狀態：

S狀態

這反而是最好看到的，只需要在代碼中加一個sleep函式，或者不加行程都處于S狀態(因為本質上這個行程又大一那一下在運行，大部分時間都是在睡眠所以)

孤兒行程：

當被1號行程領養后，你不發ctrl+C終止行程，你可以理解為翅膀硬了，普通的招對他沒用了，這個時候需要用kill 指令進行殺除

pid和ppid與fork(創建行程)與識別符號

在上面你看到右pid與ppid，這倆個是什么東西呢？

在現實生活中，你是如何被人標識的呢?

名字，外號？？？

這只是一部分，那么當要過年買車票回家時候你你不會和售票員說我叫xxx，給我張票我要回家，這個除非你是總統一般情況售票員小姐姐會認為你🧠有點毛病，你當然是遞上你的生份證，因為上面的生份證號就代表了你，你的一切資訊都可以通過他得知，而不是xxx的名字

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那么pid就是你的生份證號，也就是當前行程的生份證號（識別符號）

ppid為則為你的父行程的生份證號(多出的p理解為parent)

且你看到我運行的時候為啥開if 與else同時運行，這就要歸功于fork()

linux中的分叉函式（其實就是創建子行程函式）

• 創建成功后，子行程回傳0，父行程回傳子行程的 pid，如果失敗回傳 -1（回傳型別是pid_t 其實就是 unsigend long long的typedef）
• 創建出來的子行程的資料與代碼與父行程一致（子行程創建的時和父行程共同指向一份代碼，但是資料是各自私有一份的 ）
• 且在運行父子行程的時候誰優先取決于作業系統

圖解forke創建后，行程運行狀態：

為啥需要回傳子行程的pid給父行程？

你想當子行程退出后他的資源由誰回收呢？那你想你在學習里面犯事了那是誰給你擦屁股的，當然是你老爹啊，那么道理都一樣當子行程退出后當然是由他的夫行程取釋放嘍

這個時候可能有人會問，那么父行程由誰釋放？

快動用你的小腦袋瓜子想想，你父親是那里來的，不要和我說你父親是孫悟空，或者耶穌，當然是你爺爺奶奶生下來的呀，那么‘’爺爺‘’ 行程是啥呢？

bash其實就是命令列解釋器

現在介紹完linux中的狀態后我們來對應一下開始的行程狀態圖：

1.2.4優先級

在醫院繳費的時候是否留心看到過一個一張紙條，上面寫著 “軍人依法優先”，雖然我沒有現實中去醫院沒有碰到過兵哥哥，那為啥要優先，本質就是他啥都優先，抗洪救災，保家衛國……，且繳費的視窗太少了，本質就是僧多粥少

而在計算機中也是如此，一般情況下，計算機中只搭載了一顆CPU，那么行程那么多，不也是一個僧多粥少的局面嗎

優先級 vs 權限

你覺得他們的一樣嗎？

其實是不一樣的，優先級是優先獲得資源，說白了，不管怎么樣最終你都會獲得資源（好像看過一部電影還是電視，男主獨苗叛逆，家里有錢，他爸不給他錢，最終他老爹死了，因為是獨苗所以他還是獲得了遺產），權限是有沒有資格獲得，如上面的故事，我是你家的庸人，老板死了他為啥不把錢給我，本質就是我沒有這個權限

如何修改優先級

在Linux中優先級由PRI 與 NI 值控制，PRI為初始值而NI是可以影響他的優先級

NI的范圍[-20,19],越小優先級就越高，優先獲得資源

如圖所示

需要用到的指令是top->r-> 輸入pid與nice值,且每次修改都是在PRI的初始值上修改入上圖所示（80）

為什么要限制NI的范圍？

上述說過一個概念就是，OS的調度器的第一原則就是“公平之上，效率擇優”，如果你將一個行程的優先級設為-10000000……那么這時候CPU大部分時間都在運行這個行程，那么就導致其他行程調度不到，導致饑餓問題，就如古代一些皇帝一樣，自己胡吃海喝，底下民不聊生，這難道不出問題？

1.2.6 程式計數器

這個在上述提到過，學名是PC，不是電腦端的意思，他的作用指向程式下一條需要執行的代碼存到暫存器中，這個程序就叫做取指令，并且在如何時刻，PC指標都指向主存的某潭訓器指令，