进程管理：系统调用详解与示例分析

该资源是关于操作系统中系统调用的介绍，特别是与进程管理相关的系统调用，如fork、exec、wait、exit、getpid、sleep、nice等，并通过一个应用示例proc1.c展示了进程操作的过程。示例程序演示了如何创建子进程，获取进程ID，以及进程之间的关系。 在操作系统中，系统调用是用户程序与操作系统内核交互的接口，用于执行一些特权操作，如进程管理、内存管理、文件I/O等。这里特别关注的是进程管理的系统调用： 1. fork() - 创建一个新的进程，即子进程。它复制调用进程的所有信息，包括代码、数据和堆栈，使得子进程与父进程几乎完全相同。 2. exec() - 替换当前进程的内存空间，加载并执行一个新的程序。 3. wait() - 父进程等待一个子进程结束，以便回收资源或获取子进程的退出状态。 4. exit() - 结束当前进程并返回一个退出状态。 5. getpid() - 获取当前进程的ID。 6. getppid() - 获取当前进程的父进程ID。 7. sleep() - 让进程暂停指定的时间。 8. nice() - 改变进程的优先级，影响调度。 在proc1.c程序中，首先获取父进程的ID，然后通过fork()创建子进程。如果fork成功，将根据返回值判断是在父进程还是子进程中。子进程会获取其旧的父进程ID，然后等待一段时间，再获取新的父进程ID（通常是init进程，ID为1）。父进程在创建子进程后会立即退出。这个例子展示了进程的创建、父子进程关系的变化以及进程ID的获取。 进程是操作系统中的基本执行单元，具有以下特性： - 动态性 - 进程的状态随时间变化，如从就绪到运行，再到阻塞或终止。 - 并发性 - 多个进程可以在同一时间段内交替执行，给人一种同时进行的错觉。 - 调度性 - 操作系统通过调度算法决定哪个进程应该获得CPU执行。 - 异步性 - 由于资源竞争和同步问题，进程的执行顺序不可预知。 - 结构性 - 每个进程都包含进程控制块（PCB），存储进程的状态、资源分配等信息。 进程状态通常有三种基本状态：运行态（正在CPU上执行）、就绪态（等待CPU但已准备好执行）和阻塞态（等待某个事件发生，如I/O操作完成）。还有两种过渡状态：新建态（进程刚刚创建）和终止态（进程执行完毕或被异常终止）。 进程状态之间的转换是由系统事件触发的，如进程调度、I/O请求、信号量操作等。例如，当运行的进程因为时间片用完而被抢占时，它会从运行态转为就绪态；当等待I/O完成时，进程会从运行或就绪态转为阻塞态。 进程控制块（PCB）是操作系统管理和控制进程的关键数据结构，它存储了关于进程的重要信息，如进程状态、调度信息、资源分配等。操作系统通过PCB来实现对进程的控制，如上下文切换、进程同步和通信等。每个进程都有唯一的PCB，它是进程存在的标志。 进程组织方式有多种，如线性方式，其中PCB按照某种顺序排列，便于管理和查找。此外，还有链式方式和索引表方式等，用于更高效地管理大量进程。