每个PHP程序员都应该知道的进程知识

作为一个工作多年的老程序员,你是否对进程、线程依然理解的不够透彻?你是否在工作中使用到进程管理?你是否知道进程间通信方式有几种?本文将讲述如下几个问题:进程和线程介绍进程间通信方式Swoole中进程管理介绍01进程和线程介绍先说说进程和线程,进程是操作系统资源分配的最小单元,是程序执行的一个实例。
在程序运行时系统就会创建一个进程,并为它分配资源,然后把该进程放入进程的就绪队列,这样进程调度器选中它的时候就会为它分配CPU时间片。
进程的状态有:新建态、就绪态、运行态、阻塞态、退出态,状态之间可以进行转换:就绪->运行,运行->就绪,运行->阻塞,阻塞->就绪新建态:新建态进程刚创建的时候的状态。
创建进程时,首先由进程申请一个空白的进程控制块(即PCB),并向PCB中填写用于控制和管理进程的信息;然后为给这个进程分配运行时需要的资源;最后把该进程转入就绪状态并插入到就绪队列中。
就绪态:就绪态是指有等待执行的进程,有执行资格,还没有执行权限。
有执行资格是指已经分配到除了CPU之外的所有必要的资源,没有执行权限是因为还没有获得CPU。
运行态:运行态的进程是指进程获得了CPU,既有执行资格,又有执行权力,处在正在运行的状态。
在单处理机(即CPU)系统中,同一时刻只能有一个进程处于运行态。
在多处理机系统中,同一时刻可以有多个进程处于运行态。
阻塞态:阻塞态是指进程执行的过程中遇到阻塞暂时无法继续运行,就会转向阻塞态。
进程阻塞的原因有I/O请求、时间片用完、遇到一些错误等。
退出态:即进程停止运行。
进程到退出态的原因有:程序执行完成、调用退出函数、遇到错误、接收到终止的信号、进程被操作系统杀掉等。
进程退出时,操作系统会将进程的PCB清零,并将PCB空间返还给系统。
进入终止态的进程以后不能在再执行,但是操作系统中任然保留了一个记录,其中保存状态码和一些计时统计数据,供其他进程进行收集。
一旦其他进程完成了对其信息的提取之后,操作系统将删除其进程,即将其PCB清零,并将该空白的PCB返回给系统。
说完进程再说说线程,线程是CPU调度的最小单位,同时线程也是一个有限的系统资源。
一个进程可以由多个线程组成,线程之间共享进程的所有资源,每个线程有自己的堆栈和局部变量。
线程由CPU独立调度执行,在多CPU环境下就允许多个线程同时运行。
同样,多线程也可以实现并发操作,每个请求分配一个线程来处理。
线程的状态和进程类似,一个进程可以运行多个线程,多个线程可以共享数据。
只不过线程之前切换消耗的CPU资源比进程切换要小。
与进程不同的是同类的多个线程共享进程的堆和方法区资源,但每个线程有自己的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈,所以系统在产生一个线程,或是在各个线程之间作切换工作时,负担要比进程小得多,也正因为如此,线程也被称为轻量级进程。
进程和线程之间有什么区别呢?本质区别:进程是操作系统资源分配的基本单位,而线程是CPU任务调度和执行的基本单位。
空间和资源:进程之间相互独立,统一进程内的线程之间可以共享资源。
不同进程中的线程相互独立。
切换开销:进程之间有自己独立的代码段和数据空间(程序上下文),进程之间的切换需要保存上下文、寄存器等数据,会有较大的开销;同一个进程中的线程共享代码段和数据空间,每个线程都有自己独立的运行栈和程序计数器(PC),线程之间切换的开销小。
相互关系:进程崩溃后,在保护模式下不会对其他进程产生影响,但是一个线程崩溃整个进程都会挂掉。
执行顺序:进程有自己的程序运行的入口、顺序执行序列和程序出口。
但是线程不能独立执行,必须依存在应用程序中,由应用程序提供多个线程执行控制,两者均可并发执行。
02进程间通信方式介绍进程之间通信之前先介绍一个概念:用户态和内核态。
当一个进程在执行自己的代码时处于用户态,当这个进程因为系统调用陷入内核代码中执行时处于内核态。
执行的内核代码会使用当前进程的内核栈,每个进程都有自己的内核栈。
当用户运行一个程序时,该程序创建的进程开始时运行自己的代码,处于用户态。
如果要执行文件操作、网络数据发送等操作必须通过write、send等系统调用,这些系统调用会调用内核的代码。
进程会进入内核地址空间去执行内核代码来完成相应的操作,内核态的进程执行完后又会回到用户态。
这样,用户态的程序就不能随意操作内核地址空间,具有一定的安全保护作用,保证进程间的地址空间不会互相冲突,一个进程的操作不会修改另一个进程地址空间中的数据。
进程从用户态切换到内核态常见的有三种方式:系统调用(如fork调用)、异常(如缺页异常)、外围设备中断。
下面说说进程间通信,即IPC,全称是InterProcess Communication。
不同进程之间可以相互通信、交换数据。
进程之间通信方式有:管道(包括无名管道和命名管道)、消息队列、信号量、共享内存、Socket、Streams。
管道:管道又分无名管道和有名管道,无名管道是单向的,只允许单向通信。
如果需要双向通信,就需要开启两个单向管道。
有名管道是在文件系统目录中存在一个管道文件。
管道文件仅仅是文件系统中的标示,并不在磁盘上占据空间。
在使用时,在内存上开辟空间,作为两个进程数据交互的通道。
消息队列:消息队列是由消息的链表存放在内核中并由消息队列标识符标识。
消息队列克服了信号传递信息少、管道只能承载无格式字节流以及缓冲区大小受限等缺点。
信号量:信号量是一个计数器,可以用来控制多个进程对共享资源的访问。
它常作为一种锁机制,防止某进程正在访问共享资源时,其他进程也访问该资源。
因此,主要作为进程间以及同一进程内不同线程之间的同步手段。
共享内存:共享内存就是映射一段能被其他进程所访问的内存,这段共享内存由一个进程创建,但多个进程都可以访问。
共享内存是最快的 IPC 方式,它是针对其他进程间通信方式运行效率低而专门设计的。
它往往与其他通信机制,如信号量,配合使用,来实现进程间的同步和通信。
Socket 也是一种进程间通信机制,与其他通信机制不同的是,它可用于不同及其间的进程通信。
03Swoole中进程管理介绍下面我们用Swoole中的Process模块来加深一下对进程的理解。
在Swoole中通过swoole_process 类来创建子进程,构造函数原型如下:$function 是一个回调函数,子进程创建成功后执行此回调函数$redirect_stdin_stdout 参数可以重定向子进程的标准输入和输出$pipe_type 为管道类型具体参数含义可以参考Swoole官方文档,下面我们将在一个进程中创建子进程,并进行进程间通信。
在命令行执行 php process.php,运行后的结果如下:这就是进程之间通过管道通信的例子,创建子进程,并设定回调函数。
Event::add 将管道文件描述符 $process->pipe 加入到事件循环中。
第一行输出的hello world 是回调函数输出的,而 read:aaaaaa 是事件循环执行时从管道里读出的数据。

返回列表
上一篇:
下一篇: