OS进程控制

进程切换（上下文切换）

所谓进程切换，或者说上下文切换指的是，暂停当前运行的进程，从运行态变为其他状态，然后OS调度另一个进程从就绪态变成运行态的过程。

如此的进程切换，就需要保存一些进程的上下文，保存进程的生命周期信息（寄存器如PC,SP等等、CPU状态、地址空间）

之前提到过，OS为每个进程维护一个PCB，而这也是标志进程存在的标识，此外，OS会为每个处于相同状态的PCB放置在同一个队列中，如就绪队列、运行队列、阻塞队列等等。如下图所示：

有趣的是，上图中还有一个僵尸队列。什么是僵尸队列？——处于僵尸状态的一系列进程，举个栗子，在linux下，一个进程A中调用fork()系统调用创建了一个子进程，子进程中休眠了10s，父进程在子进程休眠完成前就退出了。这就导致一个问题，子进程休眠完退出后找不到父进程了。

而我们又知道，PCB是进程存在的标识，一个进程自己肯定是不可能杀掉自己的，必须靠别人来帮忙，举个例子，一个人尝试提着自己的头发，把自己从站在地上提起来悬空，这显然不可能！也就类比于，一个进程既然存在它必然有PCB，而要执行相应的操作（哪怕是杀掉自己进程）也必须基于自己这个进程存在的前提之下，所以肯定是矛盾的。那怎么办呢？——交给创建该进程的父进程来完成。可是现在父进程又在子进程之前提前退出了。。这个进程就变成了僵尸进程。

进程的创建与加载

Unix进程创建系统调用：fork()、exec()
fork()函数把一个进程复制成两个进程,exec()用新的程序来重写当前进程，PID不会变。

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int pid=fork();
if(pid<0)
{
	// 创建子进程时失败
	return ;
}
else  if(pid==0)
{
	// 这里是子进程的操作
	exec("/bin/calc",argc,argv0,argv1,/...);
	printf("我刚才执行完了calc程序!");
}
else
{
	// 这里是父进程的操作
	child_status=wait(pid);
	printf("子进程结束了!");
}

• 子进程的fork()返回0
• 父进程的fork()返回子进程的标识符，即pid
• fork()返回值可以方便后续使用，字进程可以使用getpid()得到PID。

下面3张图演示了fork()和exec()两个系统调用的执行过程：



理论上来说，fork()创建一个子进程后，会复制父进程的所有变量和内存、CPU寄存器，但现代的计算机都运用了copy-on-write写时复制的技术，这也归功于虚存的存在，只有在设计到一些写操作时，才会进行相应的copy操作，可以看下我之前转载的一篇文章>>fork之后子进程到底复制了父进程什么？<<

父进程等待子进程

之前说到，创建子进程中很有可能会产生僵尸进程的情况，于是，wait()这个系统调用就是用来父进程回收子进程资源的，不过wait()这个函数是一个同步的方法，效率不高，大致的执行机制如下：

子进程结束时，会向exit()函数中传一个值，也就是return的状态，这个返回的值会被父进程给接受到，父进程通过wait()接受并处理这个返回值，然后把子进程清理掉。

注意，如果有子进程存活时，父进程进入等待状态，一直等到子进程调用EXEC()返回一个结果来唤醒父进程。如果没有子进程存活，wait()立马返回。

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