Linux 进程管理之进程、线程

Linux 进程管理之进程、线程

在Linux操作系统中，进程和线程是系统运行的基本单位。进程是计算机中的程序执行实例，它包含了一个程序执行所需的全部信息。线程则是进程中的一个实体，被系统自立调度和分派的基本单位。本文将详细介绍Linux中的进程和线程，包括它们的创建、管理以及二者之间之间的关系。

一、进程

1. **进程的定义**

进程是计算机中的程序执行实例，它是一个动态的实体，具有自己的地址空间、一组寄存器和进程代码。进程可以并发执行，是操作系统能够进行多任务处理的基础。

2. **进程的状态**

Linux进程可以处于以下几种状态：

- **运行（Running）**：进程正在CPU上执行。

- **就绪（Ready）**：进程已准备好执行，但CPU繁忙，无法立即执行。

- **阻塞（Blocked）**：进程基于某些原因无法执行，如等待输入/输出操作。

- **创建（Created）**：进程正在创建过程中。

- **终止（Zombie）**：进程已终止执行，但父进程尚未回收其资源。

3. **进程的创建**

在Linux中，可以使用`fork()`系统调用来创建进程。以下是一个使用C语言创建进程的示例代码：

c

#include

#include

#include

int main() {

pid_t pid = fork();

if (pid == -1) {

// 创建进程未果

perror("fork failed");

return 1;

} else if (pid == 0) {

// 子进程

printf("Hello from child process! ");

_exit(0);

} else {

// 父进程

printf("Hello from parent process! PID of child: %d ", pid);

}

return 0;

}

4. **进程的终止**

进程可以通过`exit()`、`_exit()`、`return`等对策终止。以下是一个使用C语言终止进程的示例代码：

c

#include

#include

#include

int main() {

pid_t pid = fork();

if (pid == -1) {

// 创建进程未果

perror("fork failed");

return 1;

} else if (pid == 0) {

// 子进程

printf("Hello from child process! ");

_exit(0); // 使用_exit()终止子进程

} else {

// 父进程

printf("Hello from parent process! PID of child: %d ", pid);

wait(NULL); // 等待子进程终止

}

return 0;

}

5. **进程的调度**

Linux进程调度器负责将CPU时间分配给各个进程。调度策略有多种，如先来先服务（FCFS）、时间片轮转（RR）、优先级调度等。

二、线程

1. **线程的定义**

线程是进程中的一个实体，被系统自立调度和分派的基本单位。线程具有自己的堆栈和一组寄存器，但不拥有自立的地址空间。

2. **线程的类型**

Linux线程分为以下两种类型：

- **用户级线程（User-level threads）**：由用户空间库管理，如pthread库。

- **内核级线程（Kernel-level threads）**：由操作系统内核管理，如nptl库。

3. **线程的创建**

在Linux中，可以使用`pthread_create()`函数创建线程。以下是一个使用pthread库创建线程的示例代码：

c

#include

#include

void *thread_function(void *arg) {

printf("Hello from thread! ");

return NULL;

}

int main() {

pthread_t thread_id;

if (pthread_create(&thread_id, NULL, thread_function, NULL) != 0) {

perror("pthread_create failed");

return 1;

}

pthread_join(thread_id, NULL); // 等待线程终止

return 0;

}

4. **线程的同步**

线程在执行过程中或许会出现竞争条件，需要通过同步机制来避免。Linux提供了以下几种同步机制：

- **互斥锁（Mutex）**：用于保护共享资源，防止多个线程同时访问。

- **条件变量（Condition variable）**：用于线程间的同步，等待某个条件构建。

- **读写锁（Read-write lock）**：允许多个线程同时读取资源，但只允许一个线程写入资源。

5. **线程的销毁**

线程可以通过`pthread_join()`、`pthread_detach()`等函数销毁。以下是一个使用pthread_join()销毁线程的示例代码：

c

#include

#include

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