行程(Process)、執行緒(thread)傻傻分不清楚(上)-行程管理

Posted on 2022-09-23 Edited on 2023-02-03 Disqus: Reading time ≈ 1 mins.

前言

行程是CPU分配資源的最小單位，以後還會聊到，甚至就連docker的container在run的時候就是一個process，很有趣吧，就來稍微認識一下~

一個較好記憶的說法會將行程解釋成運行中的應用程式(Application)，但有個比較貼切的說法是: 行程是一個正在運行中的應用程式實例。

實例隱含的意思是，由一個應用程式而建立的行程可以有多個，且雖然他們皆由同一個應用程式而來，他們可以具備不同狀態。

引用自 https://www.guru99.com/process-management-pcb.html

此圖大致代表Process在記憶體裡的結構，

引用自 https://medium.com/@akhandmishra/operating-system-process-and-process-management-108d83e8ce60

共有五種狀態

狀態	說明
new創建	初始狀態，分配及建立PCB以及其他資源，在完成上述工作後進入ready
ready就緒	在隊列按照CPU Scheduling的演算法等待搶奪CPU以完成工作
running工作	一旦搶奪到CPU，此狀態會被設置為工作中，並執行應用程式中的指令。在與ready狀態切換時，會作Context Switch
waiting等待	如果因為事件或是IO速度的差異導致等待，就會停在此
terminated終止	完成執行、被迫結束(比如在硬性即時系統)或者遇到錯誤時就會進入此狀態

記錄行程相關狀態資訊的資料區，每個行程都有自己的一個，並在Process創建時被建立。
其內容包含:

項目	內容
行程狀態process state	流程生命週期的狀態
程式計數器process counter	紀錄下一個要執行的指令的位址
CPU暫存器保存區	不在running state時，CPU暫存器內容會被保存在此
排班資訊	例如行程優先等級(priority)等排班時所需要的參數
記憶體資訊	其內容根據記憶體系統的種類而定
帳號資訊Accounting Information	process所屬的使用者帳號(user id)、行程代號(process identification)、時間限制、已經使用掉的處理機時間、進入系統之實際時間
IO狀態資訊	如所配置之輸出入裝置串列、開啟(Opened)之檔案串列等資訊

大部分資訊由參考資料2來的，並統整了其他資料的內容，所以更詳細可以看參考資料2。

在OS內，Process可以建立child process，因此所有的排程可以組成一個樹狀結構。

如果你手邊有linux系統的話，可以使用 pstree -aup 看到在你的電腦裡的process的樹狀圖。

如上圖，甚至可以知道我是在zsh之下執行的這個指令XD

大部分的OS會支援兩種Process Create的方式

所以建立新的Process就是兩者混用，先Fork一個子行程後，再Exec初始化子行程。