详细解剖Linux进程管理

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ithorizon 6个月前 (10-15) 阅读数 21 #Linux

Linux进程管理详细解剖

Linux操作系统作为开源的操作系统，在服务器、桌面以及嵌入式系统中都有广泛的应用。进程是操作系统能够进行运算的基本单位，由此，进程管理是操作系统核心功能之一。本文将对Linux进程管理进行详细解剖，包括进程的创建、调度、同步、通信以及终止等方面。

1. 进程的创建

在Linux中，进程的创建是通过系统调用`fork()`实现的。`fork()`系统调用会创建一个新的进程，这个新进程称为子进程，而发起`fork()`调用的进程称为父进程。子进程继承了父进程的大部分信息，如环境变量、文件描述符等。


#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
    pid_t pid = fork(); // 创建子进程
    if (pid == -1) {
        // 创建进程挫败
        perror("fork");
        return 1;
    } else if (pid == 0) {
        // 子进程
        printf("子进程，PID：%d ", getpid());
        // 子进程执行的任务
    } else {
        // 父进程
        printf("父进程，PID：%d ", getpid());
        // 父进程执行的任务
    }
    return 0;
}

2. 进程调度

进程调度是操作系统核心功能之一，它决定了哪个进程将获得CPU时间进行执行。Linux的进程调度算法重点包括以下几种：

FCFS（先来先服务）

RR（轮转）

SJF（最短作业优先）

优先级调度

Linux系统中，调度器使用的是一种称为“nice”的机制来控制进程的优先级。`nice`值越小，进程的优先级越高。


#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
    // 设置进程优先级
    nice(-20);
    printf("当前进程的nice值：%d ", nice(0));
    return 0;
}

3. 进程同步

在多进程环境中，进程之间也许需要同步执行，以避免竞争条件和死锁等问题。Linux提供了多种同步机制，包括信号量、互斥锁、条件变量等。

以下是一个使用互斥锁的示例代码，用于保护共享资源：


#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
pthread_mutex_t mutex;
void *thread_func(void *arg) {
    pthread_mutex_lock(&mutex); // 加锁
    // 访问共享资源
    pthread_mutex_unlock(&mutex); // 解锁
    return NULL;
}
int main() {
    pthread_t thread1, thread2;
    pthread_mutex_init(&mutex, NULL); // 初始化互斥锁
    pthread_create(&thread1, NULL, thread_func, NULL);
    pthread_create(&thread2, NULL, thread_func, NULL);
    pthread_join(thread1, NULL);
    pthread_join(thread2, NULL);
    pthread_mutex_destroy(&mutex); // 销毁互斥锁
    return 0;
}

4. 进程通信

进程通信是进程之间交换信息的对策。Linux提供了多种进程通信机制，包括管道、命名管道、信号量、共享内存、消息队列等。

以下是一个使用共享内存进行进程通信的示例代码：


#include <sys/ipc.h>
#include <sys/shm.h>
#include <stdio.h>
int main() {
    key_t key = 1234;
    int shmid;
    char *shm, *s;
    // 创建共享内存
    shmid = shmget(key, 1024, 0666 | IPC_CREAT);
    if (shmid == -1) {
        perror("shmget");
        return 1;
    }
    // 连接到共享内存
    shm = shmat(shmid, (void *)0, 0);
    if (shm == (char *)(-1)) {
        perror("shmat");
        return 1;
    }
    // 写入数据
    s = shm;
    strcpy(s, "Hello, shared memory!");
    // 读取数据
    printf("%s ", shm);
    // 销毁共享内存
    shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    return 0;
}