第六章 进程总结

进程是可执行程序的实例

程序是包含了一系列信息的文件，这些信息描述了如何在运行时创建一个进程，有如下信息

1：二进制格式标识符：执行方式

2：机器语言指令:对程序算法进行编码

3：程序入口地址:标识程序执行时的起始指令位置

4：数据：各种变量和常量

5：符号表和重定位表

6：共享库和动态链接库

7：许多其他信息

 

每个进程有一个进程号PID，每个进程有自己父进程号，getppid()可以获取父进程号。

子进程的父进程终止，子进程就会变成“孤儿”，pstree可以查看“家族树“（family tree）

 

进程内存布局

每个进程分配的内存由很多部分组成，通常称之为”段(Segment)“

文本段：包含了程序运行的程序机器语言指令。
初始化数据段：包含显式初始化的全局变量和静态变量
未初始化数据段：包含了未显式初始化的全局变量和静态变量(BSS段)
栈（Stack）：是一个动态增长收缩的段，由栈帧(stack frames)组成。系统会为每个当前调用的函数分配一个栈帧。栈帧中储存了函数的局部变量，实参和返回值
堆(heap)：是运行时为（变量）动态进行内存分配的一块区域。

 

 

 

虚拟内存（6.4节的讲解实在牛b，看的我十分佩服，对虚拟内存有了更深入的理解）

上述的进程内布局忽略了一个事实，内存布局是存在虚拟内存中的。

linux，像大多数现代内核一样，采用了虚拟内存管理技术，此技术利用了大多数程序共有的典型特性，即局部访问性，以求高效使用CPU和RAM(物理内存)。有这两种类型的局部性。

􀁹 空间局部性（Spatial locality）：是指程序倾向于访问在最近访问过的内存地址附近的内存（由于指令是顺序执行的，且有时会按顺序处理数据结构）。
􀁹 时间局部性（Temporal locality）：是指程序倾向于在不久的将来再次访问最近刚访问过的内存地址（由于循环）。

正是由于访问局部性特征，使得程序即便仅有部分地址空间存在于RAM 中，依然可能得
以执行。

虚拟内存的规划是将程序使用的内存切割成小型的固定大小的页。同样的将RAM划分成与虚拟内存页尺寸相同的页帧，任何时刻，每个程序仅有部分分页需要驻留在物理内存页帧中，这些页构成驻留集（resident set），程序未使用的页保存在交换区（swap area）——磁盘内。若进程欲访问的页面目前并未驻留在物理内存中，将会发生页面错误（page fault），内核即刻挂起进程的执行，同时从磁盘中将该页面载入内存。

为支持虚拟内存这种组织方式，内核需要为每个进程维护一张页表（page table）（见图6-2）。该页
表描述了每页在进程虚拟地址空间（virtual address space）中的位置（可为进程所用的所有虚
拟内存页面的集合）。页表中的每个条目要么指出一个虚拟页面在RAM 中的所在位置，要么
表明其当前驻留在磁盘上。

 

 

 虚拟内存管理使进程的虚拟地址空间与RAM 物理地址空间隔离开来，这带来许多优点。

进程与进程、进程与内核相互隔离，所以一个进程不能读取或修改另一进程或内核的内存。这是因为每个进程的页表条目指向RAM（或交换区）中截然不同的物理页面集合。

适当情况下，两个或者更多进程能够共享内存。这是由于内核可以使不同进程的页表条目指向相同的RAM 页。(共享内存技术)

便于实现内存保护机制；也就是说，可以对页表条目进行标记，以表示相关页面内容是可读、可写、可执行亦或是这些保护措施的组合。多个进程共享RAM 页面时，允许每个进程对内存采取不同的保护措施。例如，一个进程可能以只读方式访问某页面，而另一进程则以读写方式访问同一页面。

程序员和编译器、链接器之类的工具无需关注程序在RAM 中的物理布局.

因为需要驻留在内存中的仅是程序的一部分，所以程序的加载和运行都很快。而且，一个进程所占用的内存（即虚拟内存大小）能够超出RAM 容量。

 

栈和栈帧

函数的调用和返回使栈的增长和收缩呈线性。X86-32 体系架构之上的Linux（和多数其
他Linux 和UNIX 实现），栈驻留在内存的高端并向下增长（朝堆的方向）。专用寄存器—
栈指针（stack pointer），用于跟踪当前栈顶。每次调用函数时，会在栈上新分配一帧，每当函
数返回时，再从栈上将此帧移去。

 

 

 （用户）栈，可能包含多个栈帧，每个栈帧包含如下信息

函数实参和局部变量
函数调用的链接信息

命令行参数（argc, argv）

每个C 语言程序都必须有一个称为main()的函数，作为程序启动的起点。当执行程序时，
命令行参数（command-line argument）（由shell 逐一解析）通过两个入参提供给main()函数。
第一个参数int argc，表示命令行参数的个数。第二个参数char *argv[]，是一个指向命令行参
数的指针数组，每一参数又都是以空字符（null)结尾的字符串。

剩下的就不多讲了。

 

 环境列表

每一个进程都有与其相关的称之为环境列表（environment list）的字符串数组，或简称为环
境（environment）。其中每个字符串都以名称=值（name=value）形式定义。因此，环境是“名称
-值”的成对集合，可存储任何信息。常将列表中的名称称为环境变量（environment variables）

新进程在创建之时，会继承其父进程的环境副本。这是一种原始的进程间通信方式，却
颇为常用。环境（environment）提供了将信息从父进程传递给子进程的方法。由于子进程只
有在创建时才能获得其父进程的环境副本，所以这一信息传递是单向的、一次性的。子进程
创建后，父、子进程均可更改各自的环境变量，且这些变更对对方而言不再可见。

printenv 可显示当前环境列表

extern char **environ 可访问环境列表

int putenv(char *string);可修改环境变量，添加变量

int setenv(const char *name,const char *value,int overwrite);复制环境变量到新的缓冲区，对这个环境变量的修改不会影响到其父进程。

 

非局部跳转：setjmp()和longjmp()

这俩东西可牛b了，setjump设立跳转点，longjump可以跳转到设立的跳转点，实现跨函数跳转。但是少用，像潘多拉莫克一样，不好把握。