1.进程的概念
进程是系统进行资源分配和调度的基本单位，线程是CPU调度和分派的基本单位。
程序：是静态的，就是一个存放在磁盘里的可执行文件，就是一系列的指令集合。
进程：是动态的，是程序的一次执行过程。
2.进程的组成
当进程被创建时，操作系统会为该进程分配一个唯一的，不重复的“身份证号”—PID（Process ID,进程ID）
进程控制块PCB
PCB是进程存在的唯一标志，当进程被创建时，操作系统为其创建PCB，当进程结束时，会回收其PCB。
PCB是给操作系统的。
数据段和程序块是给进程自己使用的。与进程自身的运行逻辑有关。
知识滚雪球：程序是如何运行的？
3.进程的特征
4.进程的状态与转换
进程状态分类
创建状态 （New,又称之为：新建态）
就绪状态
运行状态
占有CPU，并在上搞事情运行。
如果一个进程此时在CPU上运行，那么这个进程处于“运行态”。
阻塞状态
等待被调度的状态，因等待某一件事而暂时不能运行。
在进程运行的过程中,可能会请求等待某个事件的发生（如等待某种系统资源的分配，或者等待其他进程的响应）。在这个事件发生之前，进程无法继续往下执行，此时操作系统会让这个进程暂时释放CPU，并让他进入“阻塞态”。当CPU空闲时，又会选择另一个“继续态”进程上CPU执行。
终止状态
对于进程来讲，可以执行exit系统调用，请求操作系统终止该进程。此时该进程会进入“终止态”，操作系统会让该进程下CPU，并回收内存空间等资源，最后还要回收该进程的PCB。
进程状态间的转换
需要注意：
- 只有就绪态和运行态可以相互转换，其它的都是单向转换。就绪状态的进程通过调度算法从而获得 CPU 时间，转为运行状态；而运行状态的进程，在分配给它的 CPU 时间片用完之后就会转为就绪状态，等待下一次调度。
- 阻塞状态是缺少需要的资源从而由运行状态转换而来，但是该资源不包括 CPU 时间，缺少 CPU 时间会从运行态转换为就绪态。
5.进程的组织
6.进程控制
7.进程通信
进程通信的概念
进程通信就是指进程之间的信息交换。
进程是分配系统资源的单位（包括内存地址空间），因此各进程拥有的内存地址空间相互独立。
为了安全起见，一个进程不能直接访问另一个进程的地址空间。
每个进程各自有不同的用户地址空间，任何一个进程的全局变量在另一个进程中都看不到，所以进程之间要交换数据必须通过内核，在内核中开辟一块缓冲区，进程1把数据从用户空间拷到内核缓冲区，进程2再从内核缓冲区把数据读走，内核提供的这种机制称为**进程间通信（IPC，InterProcess Communication）**<br />**
进程通信的方式
7.1 共享存储
两个进程对共享空间的访问必须是互斥的（操作系统只负责提供共享空间和同步互斥操作工具，如P,V操作）
为了在多个进程间交换信息，内核专门留出了一块内存区，可以由需要访问的进程将其映射到自己的私有地址空间。进程就可以直接读写这一块内存而不需要进行数据的拷贝，从而大大提高效率。
不同进程之间共享的内存通常为同一段物理内存。进程可以将同一段物理内存连接到他们自己的地址空间中，所有的进程都可以访问共享内存中的地址。如果某个进程向共享内存写入数据，所做的改动将立即影响到可以访问同一段共享内存的任何其他进程。
共享内存的通信原理
在Linux中，每个进程都有属于自己的进程控制块（PCB）和地址空间（Addr Space），并且都有一个与之对应的页表，负责将进程的虚拟地址与物理地址进行映射，通过内存管理单元（MMU）进行管理。两个不同的虚拟地址通过页表映射到物理空间的同一区域，它们所指向的这块区域即共享内存。
当两个进程通过页表将虚拟地址映射到物理地址时，在物理地址中有一块共同的内存区，即共享内存，这块内存可以被两个进程同时看到。这样当一个进程进行写操作，另一个进程读操作就可以实现进程间通信。但是，我们要确保一个进程在写的时候不能被读，因此我们使用信号量来实现同步与互斥。
对于一个共享内存，实现采用的是引用计数的原理，当进程脱离共享存储区后，计数器减一，挂架成功时，计数器加一，只有当计数器变为零时，才能被删除。当进程终止时，它所附加的共享存储区都会自动脱离。
7.2 管道/匿名管道通信（pipe）
管道：可以理解为用于连接读写进程的一个共享文件，又名pipe文件。其实就是在内存中开辟一个大小固定的缓冲区。在Linux 中，管道大小等于内存页面的大小，4KB。
- 管道只能采用半双工通信，某一时间段内只能实现单向的传输。如果要实现双向同事通信，则需要设置两个管道。
- 只能用于父子进程或者兄弟进程之间（具有亲缘关系的进程）
- 各个进程要互斥地访问管道。
- 数据以字符流的形式写入管道，当管道写满时，写进程的write()系统调用将被阻塞，等待读进程将数据取走。当读进程将数据全部取走后，管道变空，此时读进程的read()系统调用将被阻塞。
- 如果没写满，就不允许读。如果没读空，就不允许写。
- 数据一旦读出，就从管道中被抛弃，这就意味着读进程最多只能有一个，否则可能就会有读错数据的情况。
数据的读出和写入：一个进程向管道中写的内容被管道另一端的进程读出。写入的内容每次都添加在管道缓冲区的末尾，并且每次都是从缓冲区的头部读出数据。
管道的实质
管道的实质是一个内核缓冲区，进程以先进先出的方式从缓冲区存取数据，管道一端的进程顺序的将数据写入缓冲区，另一端的进程则顺序的读出数据。
- 该缓冲区可以看做是一个循环队列，读和写的位置都是自动增长的，不能随意改变，一个数据只能被读一次，读出来以后在缓冲区就不复存在了。
当缓冲区读空或者写满时，有一定的规则控制相应的读进程或者写进程进入等待队列，当空的缓冲区有新数据写入或者满的缓冲区有数据读出来时，就唤醒等待队列中的进程继续读写。
管道的局限
管道的主要局限性正体现在它的特点上：
[x] 只支持单向数据流
- 只能用于具有亲缘关系的进程之间；
- 没有名字
- 管道的缓冲区是有限的（管道制存在于内存中，在管道创建时，为缓冲区分配一个页面大小）；
[x] 管道所传送的是无格式字节流，这就要求管道的读出方和写入方必须事先约定好数据的格式，比如多少字节算作一个消息（或命令、或记录）等等；
7.3 有名管道（FIFO）
匿名管道，由于没有名字，只能用于亲缘关系的进程间通信。为了克服这个缺点，提出了有名管道(FIFO)。
提供了一个路径名与之关联，以有名管道的文件形式存在于文件系统中，这样，即使与有名管道的创建进程不存在亲缘关系的进程，只要可以访问该路径，就能够彼此通过有名管道相互通信.
有名管道严格遵循先进先出(first in first out),对匿名管道及有名管道的读总是从开始处返回数据，对它们的写则把数据添加到末尾。
有名管道的名字存在于文件系统中，内容存放在内存中。
匿名管道和有名管道总结
[x] 无名管道阻塞问题：无名管道无需显示打开，创建时直接返回文件描述符，在读写时需要确定对方的存在，否则将退出。如果当前进程向无名管道的一端写数据，必须确定另一端有某一进程。如果写入无名管道的数据超过其最大值，写操作将阻塞，如果管道中没有数据，读操作将阻塞，如果管道发现另一端断开，将自动退出。
- 有名管道阻塞问题：有名管道在打开时需要确实对方的存在，否则将阻塞。即以读方式打开某管道，在此之前必须一个进程以写方式打开管道，否则阻塞。此外，可以以读写（O_RDWR）模式打开有名管道，即当前进程读，当前进程写，不会阻塞。
7.4 信号
7.5 消息队列
7.6 信号量机制
7.6.1 信号量概念
7.6.2 生产者与消费者问题
7.6.3 PV操作理解死锁的产生条件
7.7.套接字
8.进程互斥
我们把一个时间段内只允许一个进程使用的资源称之为临界资源。
对临界资源的访问，必须互斥地进行。互斥，亦称间接制约关系。进程互斥指当一个进程访问某临界资源时，另一个想要访问该临界资源的进程必须等待。当前访问临界资源的进程访问结束，释放该资源之后，另一个进程才能去访问临界资源。
临界区是进程中访问临界资源的代码段。
8.1进程互斥的软件实现方式
8.2进程互斥的硬件实现方式
引用
进程间通信IPC (InterProcess Communication)
进程间通信——共享内存（Shared Memory）
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