深入了解Linux：正在运行的进程-猿码集

1. 介绍

在深入了解Linux系统的运行原理之前，我们先来了解一下Linux中的进程。进程是指在操作系统中运行的一个程序，它是系统进行资源分配和调度的基本单位。每个进程都有自己的虚拟地址空间、代码段、数据段和堆栈等。

2. 查看正在运行的进程

Linux提供了多种方法来查看正在运行的进程，以便我们了解系统的运行情况。

2.1 top命令

top命令是一个基于字符界面的动态进程查看工具，通过该命令可以实时地查看系统中的进程情况。

top

在top输出的结果中，我们可以看到每个进程的PID（进程ID）、USER（进程所属用户）、PR（进程优先级）、NI（优先级调整值）、VIRT（虚拟内存使用量）、RES（物理内存使用量）等信息。

2.2 ps命令

ps命令是一个用于报告当前系统中的进程状态的命令。它可以显示出运行在系统中的进程列表。

ps -ef

ps命令的输出结果中包含有各个进程的PID、PPID（父进程ID）、USER（进程所属用户）、%CPU（CPU使用率）、%MEM（内存使用率）等信息。

3. 进程状态

在Linux系统中，每个进程都有自己的状态。根据进程的状态，我们可以了解到进程当前所处的位置和状态。

3.1 运行状态（R）

运行状态表示进程正在运行或者正在被调度执行。

int main()
{
    while(1) {
        // 一直执行
    }
    return 0;
}

在上述代码中，主进程会一直运行，直到用户手动终止。

3.2 睡眠状态（S）

睡眠状态表示进程正在等待某一事件的发生，比如等待用户输入、等待网络数据接收等。

int main()
{
    char buf[1024];
    fgets(buf, sizeof(buf), stdin);
    return 0;
}

在上述代码中，主进程会等待用户输入一行字符串，直到用户按下回车键才会继续执行。

3.3 僵尸状态（Z）

僵尸状态表示进程已经结束执行，但是其父进程还没有对其进行善后处理。

int main()
{
    pid_t pid = fork();
    if (pid == 0) {
        exit(0);
    } else {
        while(1) {
            // 父进程不退出
        }
    }
    return 0;
}

在上述代码中，子进程会立即退出，但是父进程会一直运行。子进程退出后，父进程并没有对其进行回收，导致子进程变成了僵尸进程。

4. 进程间通信

在Linux系统中，进程之间可以通过多种方式进行通信，以便实现数据交换和协作工作。

4.1 管道（Pipe）

管道是一种半双工的通信方式，可以将一个进程的输出连接到另一个进程的输入，实现它们之间的数据传递。

int main()
{
    int fd[2];
    char buf[1024];
    pipe(fd);
    
    if (fork() == 0) {
        close(fd[0]);
        write(fd[1], "Hello", 5);
        exit(0);
    } else {
        close(fd[1]);
        read(fd[0], buf, sizeof(buf));
        printf("%s\n", buf);
    }
    
    return 0;
}

在上述代码中，通过pipe函数创建了一个管道，然后通过fork函数创建了一个子进程。子进程关闭了管道的读端，向管道中写入了一个字符串，然后退出。父进程关闭了管道的写端，从管道中读取数据，并打印出来。

4.2 共享内存（Shared Memory）

共享内存是指多个进程共享同一块物理内存区域，从而实现数据的共享。进程可以直接读写共享内存中的数据，避免了数据的拷贝开销。

int main()
{
    int shmid;
    char *shmaddr;
    shmid = shmget(IPC_PRIVATE, 1024, IPC_CREAT | 0666);
    shmaddr = (char *)shmat(shmid, NULL, 0);
    
    if (fork() == 0) {
        strcpy(shmaddr, "Hello");
        exit(0);
    } else {
        wait(NULL);
        printf("%s\n", shmaddr);
        shmdt(shmaddr);
        shmctl(shmid, IPC_RMID, NULL);
    }
    
    return 0;
}

在上述代码中，首先通过shmget函数创建了一个共享内存区域，然后通过shmat函数将共享内存附加到当前进程的地址空间中。子进程向共享内存中写入了一个字符串，父进程等待子进程退出后，从共享内存中读取数据，并打印出来。

4.3 消息队列（Message Queue）

消息队列是一个链表，用于存放消息的缓冲区。进程可以通过消息队列向其他进程发送消息，以便进行通信。

int main()
{
    int msgid;
    struct msgbuf msg;
    msgid = msgget(IPC_PRIVATE, IPC_CREAT | 0666);
    
    if (fork() == 0) {
        msg.mtype = 1;
        strcpy(msg.mtext, "Hello");
        msgsnd(msgid, &msg, sizeof(msg.mtext), 0);
        exit(0);
    } else {
        wait(NULL);
        msgrcv(msgid, &msg, sizeof(msg.mtext), 1, 0);
        printf("%s\n", msg.mtext);
        msgctl(msgid, IPC_RMID, NULL);
    }
    
    return 0;
}

在上述代码中，首先通过msgget函数创建了一个消息队列，然后通过msgsnd函数向消息队列中发送了一条消息。父进程等待子进程退出后，从消息队列中读取消息，并打印出来。

5. 总结

本文介绍了Linux系统中的进程及其相关内容。我们了解到如何查看正在运行的进程，进程的不同状态以及进程间的通信方式。了解这些内容对于我们深入理解Linux系统的运行原理和开发高效、稳定的应用程序都非常重要。

深入了解Linux：正在运行的进程