操作系统之 进程

进程

进程是指运行中的程序，是系统进行资源分配和调用的单位，当这个程序进入系统内存中时即为线程。
每个进程都有独立的代码和数据空间（进程上下文），进程间的切换会有较大的开销（及上下文切换），一个进程包含1--n个线程。
进程是资源分配的最小单位。

进程状态：
进程在执行的过程中会改变状态，进程状态有：
新的（new）：进程正在创建
运行（running）：指令正在执行
等待（waiting）：进程等待发生某个时间（如I/O完成等等）
就绪（ready）：进程等待分配处理器
终止（terminated）：进程执行完成
状态转移图如下：

进程的特点：

独立性：进程可以独立拥有资源，每一个进程都有自己独立的地址空间。
动态性：进程是动态的，在进程中有时间的概念，进程具有自己的生命周期和各种不同的状态（如上图）。
并发性：多个进程可以在单个处理器上并发执行，互不影响。

进程的创建：

UNIX系统中调用fork()函数进行父进程对子进程创建，让子进程继承了父进程的地址空间。
windows系统中采用CreateProcess()来创建，创建时需要将一个特定的程序加载到子进程的地址空间，且需要传递大量的参数。

以unix系统为例，进程在执行的过程中可以创建多个新的进程，前者称为父进程，后者称为子进程，每个新的进程也还可以创建其他的进程，从而形成一个进程树。每个进程都有一个唯一的进程标识符pid，可作为索引，以便访问内核中的进程的各种属性。对于子进程，系统调用fork()函数会返回0，而父进程返回的是子进程的pid。

进程的销毁：

当进程执行完最后一条语句且系统调用exit()函数请求系统删除自身时，进程终止。此时进程可以返回状态值到父进程，所有进程的资源都将被释放。
当一个进程终止时，系统会释放其资源，但是它位于进程表（包含了进程的退出状态）中的条目还是存在的，直到父进程调用了wait()。当进程已经终止，但是父进程并没有调用wait()时，该进程便称为僵尸进程。所有进程都会经历这种状态，一般只是短时间存在。
如果父进程没有调用wait()函数就终止了，那么子进程就会变为孤儿进程。此时的处理方法是：将init进程（UNIX中进程树的根进程）作为孤儿进程的父进程，定期调用wait（），以便手机任何孤儿进程的退出状态以及释放相应的资源。

进程间通信：
需要进程通信的理由有：
信息共享：可使得多个用户对同样的信息进行访问。
计算加速、模块化、方便.........
进程间通信有两种基本模型：共享内存和消息传递，如下图：

共享内存快与消息传递，因为消息传递的实现需要采用系统调用。而内存共享只在建立共享区时需要系统调用，一旦建立后所有访问便为内存访问，无需借助内核。

管道允许两个进程进行通信，管道分为普通管道和命名管道。
普通管道允许进程间按照生产者-消费者模式进行通信，生产者向管道一端写，消费者从另一端读，因此普通管道是单向的，也被称为匿名管道。
命名管道可以允许不相关的进程之间的通信。