【Linux】—— 进程

冯诺依曼体系结构

• 输入单元：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 写板等
• 中央处理器(CPU)：含有运算器和控制器等
• 输出单元：显示器，打印机等

关于冯诺依曼，必须强调几点：

• 这里的存储器指的是内存
• 不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设(输入或输出设备)
• 外设(输入或输出设备)要输入或者输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取。
• 一句话，所有设备都只能直接和内存打交道。

进程

在进入进程之前，我们先了解一下，操作系统是如何进行进程的管理的，在 OS的概念，定义 我们有提到过操作系统是一个进行软硬件资源管理的软件，是一个具有决策权的管理者。

这里我们来举个栗子：

• 以学校来举栗子吧，在学校中我们的校长可以看做是一个操作系统，辅导员可以看做是驱动设备，我们可以看做是被管理的软硬件，校长不会自己跟同学打交道，都是通过辅导员来管理所有的同学的，那校长又是怎么具体进行管理的呢
• 我们都知道我们进入学校都会有一个学号，我们的信息都会被录入学校的系统中，只要系统中有某个同学的信息，说明这个同学是这个学校的学生，因此要管理一个学生，就先要把这个学生描述起来，这里就是通过一个结构体struct来描述一个学生的基本信息，比如：学号，姓名，年龄，班级，籍贯等等，当同学进入学校，就把他的信息录入系统，离开学校就删除该同学信息，即可管理好同学。

同理操作系统也是这么管理进程的，要管理进程就需要先把进程描述起来，再进行管理
先描述，再组织

基本概念

• 课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等
• 内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

进程与程序的区别

• 一个在内存中（进程），一个在硬盘上（程序）
• 进程比程序多了一个描述进程的结构体即进程描述块PCB

我们刚刚提到操作系统要管理一个进程之前，必须把一个进程先描述起来，因此这里来介绍一下，操作系统是怎么描述一个进程的。

描述进程-PCB

• 进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。
• 课本上称之为PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是: task_struct

task_struct-PCB的一种

• 在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct，在linux下使用较为频繁的一种。
• task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM(内存)里并且包含着进程的信息。

task_ struct内容分类

• 标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
• 状态: 任务状态，退出代码，退出信号等。
• 优先级: 相对于其他进程的优先级。
• 程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。(PC/IP,CPU内部的一个寄存器记录正在执行指令的下一条指令的地址)
• 内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针
• 上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据[休学例子，要加图CPU，寄存器]。(进程切换中十分重要，在一个进程在S状态时，保存这个进程的上下文数据以便之后该进程能够继续执行，而不是重新开始)
• I／O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I／O设备和被进程使用的文件列表。
• 记账信息: 可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等。 其他信息

查看进程

进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看

• 如：要获取PID为1的进程信息，你需要查看 /proc/1 这个文件夹。
• 大多数进程信息同样可以使用top和ps这些用户级工具来获取
• 运行如下代码，此时一个程序运行之后就会成为一个进程，被操作系统管理起来。
• 通过输入指令ps aux | grep 'proc'或是ps aux | head -1 && ps aux | grep 'proc'可查看进程的信息.
• 终止进程(一般用于终止后台进程)：kill -9 31003(进程的PID)

#include 
#include 
#include 
int main()
{
	while (1){
		sleep(1);
	}
	return 0;
}

通过系统调用获取进程标示符

• 进程id（PID）
• 父进程id（PPID）//父进程的PPID不会改变

#include 
#include 
#include 
int main()
{
	printf("pid: %d\n", getpid());
	printf("ppid: %d\n", getppid());
	return 0;
}

通过系统调用创建进程-fork初识

• 运行 man fork 认识fork(man为查看命令手册)
• fork有两个返回值
• 父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份（采用写时拷贝）

#include 
#include 
#include 
int main()
{
	int ret = fork();
	printf("hello proc : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);
	sleep(1);
	return 0;
}

• fork 之后通常要用 if 进行分流，通过返回值判断父子进程，让父子进程执行不同的任务。

#include 
#include 
#include 
int main()
{
 int ret = fork();
 if(ret < 0){
 perror("fork");
 return 1;
 }
 else if(ret == 0){ //child
 printf("I am child : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);
 }else{ //father
 printf("I am father : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);
 }
 sleep(1);
 return 0;
}