僵尸进程和孤儿进程、进程通信、死锁

忘是亡心i 2022-11-25 11:57 139阅读 0赞

### 目录 ###

*   *   *  1. 僵尸进程和孤儿进程
         *  2. 进程之间的通信方式
         *   *  2.1 消息队列
             *  2.2 共享内存
             *  2.3 信号量
             *  2.4 Socket
             *  2.5 管道
         *  3. 死锁产生的原因？ 如果解决死锁的问题？

### 1. 僵尸进程和孤儿进程 ###

**孤儿进程**：父进程退出了，而它的一个或多个进程还在运行，那这些子进程都会成为孤儿进程。孤儿进程将被init进程(进程号为1)所收养，并由init进程对它们完成状态收集工作。

**僵尸进程**： 子进程比父进程先结束，而父进程又没有释放子进程占用的资源，那么子进程的进程描述符仍然保存在系统中。这种进程称之为僵死进程。

### 2. 进程之间的通信方式 ###

#### 2.1 消息队列 ####

消息队列提供了一种从一个进程向另一个进程发送一个数据块的方法。 每个数据块都被认为含有一个类型，接收进程可以独立地接收含有不同类型的数据结构。我们可以通过发送消息来避免命名管道的同步和阻塞问题。但是消息队列与命名管道一样，每个数据块都有一个最大长度的限制。

使用消息队列进行进程间通信，可能会收到数据块最大长度的限制约束等，这也是这种通信方式的缺点。如果频繁的发生进程间的通信行为，那么进程需要频繁地读取队列中的数据到内存，相当于间接地从一个进程拷贝到另一个进程，这需要花费时间。

#### 2.2 共享内存 ####

共享内存这个通信方式就可以很好着解决拷贝所消耗的时间了。系统加载一个进程的时候，分配给进程的内存并不是实际物理内存，而是虚拟内存空间。那么我们可以让两个进程各自拿出一块虚拟地址空间来，然后映射到相同的物理内存中，这样，两个进程虽然有着独立的虚拟内存空间，但有一部分却是映射到相同的物理内存，这就完成了内存共享机制了。

#### 2.3 信号量 ####

共享内存最大的问题就是多进程竞争内存的问题，就像类似于线程安全问题。我们可以使用信号量来解决这个问题。

信号量的本质就是一个计数器，用来实现进程之间的互斥与同步。例如信号量的初始值是 1，然后 a 进程来访问内存1的时候，我们就把信号量的值设为 0，然后进程b 也要来访问内存1的时候，看到信号量的值为 0 就知道已经有进程在访问内存1了，这个时候进程 b 就会访问不了内存1。所以说，信号量也是进程之间的一种通信方式。

#### 2.4 Socket ####

上面我们说的共享内存、管道、信号量、消息队列，他们都是多个进程在一台主机之间的通信，那两个相隔几千里的进程能够进行通信吗？

答是必须的，这个时候 Socket 这家伙就派上用场了，例如我们平时通过浏览器发起一个 http 请求，然后服务器给你返回对应的数据，这种就是采用 Socket 的通信方式了。

#### 2.5 管道 ####

管道是一种最基本的进程间通信机制。管道就是操作系统在内核中开辟的一段缓冲区，进程1可以将需要交互的数据拷贝到这段缓冲区，进程2就可以读取了。

管道的特点：

*  只能单向通信
 *  只能血缘关系的进程进行通信
 *  依赖于文件系统
 *  生命周期随进程
 *  面向字节流的服务
 *  管道内部提供了同步机制

### 3. 死锁产生的原因？ 如果解决死锁的问题？ ###

所谓死锁，是指多个进程在运行过程中因争夺资源而造成的一种僵局，当进程处于这种僵持状态时，若无外力作用，它们都将无法再向前推进。

**产生死锁的原因：**

系统中的资源可以分为两类：

*  可剥夺资源，是指某进程在获得这类资源后，该资源可以再被其他进程或系统剥夺，CPU和主存均属于可剥夺性资源；
 *  不可剥夺资源，当系统把这类资源分配给某进程后，再不能强行收回，只能在进程用完后自行释放，如磁带机、打印机等。

**（1）竞争资源**

*  产生死锁中的竞争资源之一指的是竞争不可剥夺资源（例如：系统中只有一台打印机，可供进程P1使用，假定P1已占用了打印机，若P2继续要求打印机打印将阻塞）
 *  产生死锁中的竞争资源另外一种资源指的是竞争临时资源（临时资源包括硬件中断、信号、消息、缓冲区内的消息等），通常消息通信顺序进行不当，则会产生死锁

**（2）进程间推进顺序非法**

若P1保持了资源R1，P2保持了资源R2，系统处于不安全状态，因为这两个进程再向前推进，便可能发生死锁。例如，当P1运行到P1：Request（R2）时，将因R2已被P2占用而阻塞；当P2运行到P2：Request（R1）时，也将因R1已被P1占用而阻塞，于是发生进程死锁

**产生死锁的必要条件：**

*  互斥条件：进程要求对所分配的资源进行排它性控制，即在一段时间内某资源仅为一进程所占用。
 *  请求和保持条件：当进程因请求资源而阻塞时，对已获得的资源保持不放。
 *  不剥夺条件：进程已获得的资源在未使用完之前，不能剥夺，只能在使用完时由自己释放。
 *  环路等待条件：在发生死锁时，必然存在一个进程——资源的环形链。

**预防死锁的方法：**

*  资源一次性分配：一次性分配所有资源，这样就不会再有请求了（破坏请求条件）
 *  只要有一个资源得不到分配，也不给这个进程分配其他的资源（破坏请保持条件）
 *  可剥夺资源：即当某进程获得了部分资源，但得不到其它资源，则释放已占有的资源（破坏不可剥夺条件）
 *  资源有序分配法：系统给每类资源赋予一个编号，每一个进程按编号递增的顺序请求资源，释放则相反（破坏环路等待条件）