抢占式|深入理解计算机系统：进程( 二 ) 导语：这是篇读书笔记

多任务也叫做时间分片（time slicing）。
如果两个流并发运行在不同的处理器或者计算机，称为并行流（parallel flow）。

私有地址空间（Private Address Space）

一般，进程间地址空间读写保护。进程地址空间32位进程，代码段从0x08048000开始， 64位进程从0x00400000开始：

文章插图
[ Process address space ]

用户模式和内核模式（User and Kernel Modes）
通过控制寄存器中的模式位（mode bit）描述进程当前享有的特权。
内核模式：（超级用户）可执行指令集中任何指令，并且可以访问系统中任何存储器位置。
用户模式：不允许执行特权指令，不允许直接引用地址空间中内核区内的代码和数据，任何尝试都会引发致命保护故障。可以通过系统调用接口间接访问内核代码和数据。
上下文切换（Context Switches）
内核为每个进程维持一个上下文（context），是内核重新启动一个被抢占的进程所需的状态。包括：
通用目的的寄存器、浮点寄存器、程序计数器、用户栈、状态寄存器、内核栈和各种内核数据结构（地址空间的页表、有关当前进程信息的进程表、进程已打开文件的信息的文件表）
内核调度器（scheduler）负责调度进程，抢占当前进程，重新开始先前被抢占的进程。

0x01 101 Inside ProcessProcess Control
如何控制进程？
?
PID
pid > 0
#include// for pid_t#include ?pid_t getpid(void); // 获取进程IDpid_t getppid(void); // 获取父进程IDCreating and Terminating Process
从程序角度来看，进程总处于以下三种状态：

Running——要么处于CPU执行中，要么处于等待被执行且最终会被内核调度。

Stopped——进程被挂起（suspend），且不会被调度。当收到SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN或者SIGTTOU信号时，进程停止，直到收到SIGCONT信号，进程再次开始运行。

Terminated——进程永远停止了。三种原因导致终止：

收到一个默认行为时终止进程的信号；
从主程序返回；
调用exit 。

#include #include /* 创建子进程* 返回：子进程=0 ，父进程=子进程PID ，出错=-1*/pid_t fork(void);?#include void exit(int status);父进程通过调用fork创建一个新的运行子进程，最大的区别在于不同的PID 。

fork()：一次调用，返回两次。

在调用进程中（父进程），返回子进程PID；
在新创建的子进程中，在子进程中返回0 。

并发执行：父子进程是并发运行的独立进程。
相同但是独立的地址空间。子进程与父进程用户级虚拟地址空间相同的拷贝，相同的本地变量值、堆、全局变量、以及代码。如代码中print出来不一样的x 。
共享文件：任何打开文件描述符相同的拷贝，如stdout 。

int main() { pid_t pid; int x = 1;? pid = fork(); // 在此处分裂出了两条时间线！ if (pid == 0) {// 子进程 printf("child: x=%d\n", ++x); exit(0); } // 父进程 printf("parent: x=%d\n", --x); exit(0);? return 0;}out:
parent: x=0
child: x=2
child |————x=2————father ——————————x=0———— fork exitReap Child Process
进程终止时，保持位已终止状态，直到被父进程回收（reap）。当父进程回收已终止的子进程，内核将子进程的退出状态传递给父进程，然后抛弃已终止的进程，此刻进程不复存在。
僵尸进程（zombie）：一个终止了但还未被回收的进程。但是如果父进程没有回收就终止了，则内核安排init进程（PID=1）回收僵尸进程。
#include #include ?/* 进程可以调用waitpid等待子进程终止或者结束。 * 默认options=0 ，挂起调用进程，直到它等待集合中的一个子进程终止。如果等待集合中的一个进程在刚调用的时刻就已经终止了，那么waitpid立即返回。返回已终止的子进程PID ，并去除该子进程。 ?*输入参数pid：pid>0 ，等待集合就是一个单独的子进程，进程ID等于pid 。 pid=-1 ，等待集合是由父进程所有的子进程组成。 ?*输入参数options:WNOHANGE：等待集合中任何子进程都还没有终止，立即返回0；默认行为还是挂起调用进程直到子进程终止。 WUNTRACED：挂起调用进程执行，直到集合中有一个进程终止或停止。返回该进程PID 。 WNOHANGE|WUNTRACED：立刻返回， 0=如果没有终止或停止的子进程；PID=终止或停止的子进程PID 。 ?*输入参数status：WIFEXITED：True=子进程是通过return或者exit终止的；WEXITSTATUS：返回exit状态，只有WIFEXITED=True时被定义；WIFSIGNALED：True=子进程是因为一个未被捕获的信号终止的；WTERMSIG：返回导致子进程终止信号量，只有WIFSIGNALED=True被定义；WIFSTOPPED：True=返回的子进程是停止的；WSTOPSIG：返回引起子进程停止的信号的数量，只有WIFSTOPPED=True被定义；?返回：成功=子进程PID；if WNOHANG=0；其他错误=-1（errno=ECHILD ，没有子进程；errno=EINTR ，被一个信号中断）*/pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);pid_t wait(int *status); //等价于waitpid(-1,