Linux下C編程學習1---進程、線程

工做中剛開始接觸Linux,基本上編程練手就從多線程Demo開始。首先因爲對於進程、線程這些基本概念進行了簡單的認知。

1.程序的認識

程序：硬盤中的二進制文件

　　一般意義上就是咱們電腦本地保存的一些文件。好比我電腦上安裝好了一個QQ程序，如今它就躺在個人電腦硬盤中，我沒有去啓動它。這時就叫作一個程序。

2.進程的認識

進程： 加載到內存中的二進制文件 + PCB

　　如今我運行QQ，計算機會將程序文件從硬盤加載到系統內存中而後執行。這時QQ進程啓動了，能夠查看 任務管理器 中QQ這個進程就存在。

　　進程啓動以後，全部的數據都加載到內存中。好比咱們Linux編譯生成一個可執行的 

　　計算機系統啓動了一個進程，那就須要去時時刻刻的管理這個進程，以便於去響應這個進程和進程結束以後的回收工做。

　　系統在新建一個進程的時候，會給這個進程分配 資源 和 進程控制塊（PCB）。具體狀況以下：

　　Linux系統啓動一個進程，會爲該進程分配一個 虛擬地址空間。

　　1) 對於32位系統，尋址指針爲4字節，對應的虛擬地址空間爲0 ~ 2^32，即 0-4G

　　2) 對於64位系統，尋址指針爲8字節，對應的虛擬地址空間爲0 ~ 2^64，即0-16G

　　而 進程控制塊PCB就在 虛擬地址空間的內核區中。

 

 

圖2.1 虛擬地址空間

  

2.1 虛擬地址和虛擬內存、物理內存的概念

物理內存：【跳轉：參考連接1】

　　簡單說使用角度，就是你這個計算機插的內存條是多大的，那麼這就是他的物理內存。

　　CPU中的概念，物理內存就是CPU的地址線能夠直接進行尋址的內存空間大小。

　　好比8086只有20根地址線，那麼它的尋址空間就是1MB，咱們就說8086能支持1MB的物理內存，即便咱們安裝了128M的內存條在板子上，咱們也只能說8086擁有1MB的物理內存空間。

　　同理，32位的CPU就能夠支持最大4GB的物理內存空間了；64位的CPU就能夠支持最大16GB的物理內存空間了。因此想給電腦加內存條也不是能夠隨便加的。

虛擬內存：

　　從名字上看，「虛擬」的一塊內存。實際上只是一種內存管理手段。

　　以上面的進程建立時的4G虛擬內存舉例，並非真的從計算機的物理內存中分配一塊連續的4G內存空間給這個新建的進程使用。若是這樣的話，我們的32位計算機總共就4G大的物理內存，你要是啓動個幾十個進程不就把計算機的物理內存擠滿了。

事實上，在每一個進程建立加載時，內核只是爲進程「建立」了虛擬內存的佈局，實際上並不當即就把虛擬內存對應位置的程序數據和代碼（好比.text .data段）拷貝到物理內存中，只是創建好虛擬內存和磁盤文件之間的映射（叫作存儲器映射），等到運行到對應的程序時，纔會經過缺頁異常，來拷貝數據進入物理內存。

2.2 進程控制塊 PCB

　　就像是生了孩子就得一生管着他、操心他同樣。那麼問題來了，你確定是操心本身家的孩子，不會去操心一個陌生的孩子，由於本身孩子確定本身認識。那麼系統是經過什麼來標誌、識別這個運行中的進程呢？----  就是 PCB

　　內核區的進程控制PCB  會攜帶該進程的一些信息(如：進程狀態、進程標識.......)，是系統感知該進程的惟一標識。Linux內核的進程控制塊是 task_struct結構體。【跳轉：參考文章連接1】

 

圖1.2 PCB結構體

3. 線程的認識

　　線程：是cpu調度的最小單位。

　　一個進程啓動以後，能夠在這個進程中建立多個新的子線程。而後這個進程就退化成了一個線程（稱：主線程）。這樣該進程在運行時，就是主線程和被建立的多個子線程去輪流爭取CPU的時間片，執行各自線程中的處理動做。因此咱們說  線程是cpu調度的最小單位。

3.1 進程和線程的差別

　　（1）進程：是資源分配的基本單位。

　　前面提到，系統在建立一個進程時會爲這個進程分配必定的資源。可是在新建線程時並無再爲這些個線程再次分配資源。因此新建的多個子線程共用該進程的地址空間。

　　（2）進程之間是相互獨立的。而線程間是有資源依賴關係的。

　　例如，咱們在一個父進程中，新建了多個子進程。在運行時，任何一個進程的終止，不會影響到其餘進程。

　　在一個主線程中，新建了多個子線程。在運行時，主線程終止，建立的所有子線程被迫終止(由於主線程結束，系統回收了進程資源，這些線程沒有了資源天然沒法正常運行)。