进程的基本概念

一、背景
1、操作系统（Operator System）的概念：
任何计算机都包含一个基本的程序集合，称为操作系统（简称OS）。笼统的理解，操作系统包括：
1）内核，其含有内核管理、进程管理、驱动管理和文件管理。
2）其他程序，例如：函数库、shell程序等等。

2、设计OS的目的：
1）与硬件交互，管理所有的软硬件资源；
2）为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境。

3、定位
管理好软硬件资源。

4、系统调用和库函数概念：
1）系统调用：操作系统对外是一个整体，但是会露出几个接口，以供上层开发利用。这部分由操作系统提供的接口就叫做系统调用。
2）库函数：开发者对系统调用进行封装形成的集合，就叫做库函数。库有利于用户和开发者的使用。

5、总结：
计算机管理硬件
1）描述起来用结构体；
2）组织起来用链表或其他高效的数据结构。

二、进程
1、基本概念：
1）通俗的观念：程序的一个执行实例，或正在执行的程序。
2）内核的观点：担当分配系统资源（CPU时间和内存）的实体。

2、基本元素：
进程的两个基本元素是程序代码和数据集。
注意：程序代码可能被执行相同程序的其他进程共享。进程是一种动态描述，但是并不代表所有进程都在执行，因为进程在内存中因策略和调度需求会处于不同的状态。
3、进程控制块（PCB）
1）含义：
进程信息被放在一个进程控制块的数据结构中，可以理解为进程的属性的集合，称之为process control block ，简称PCB。

2）task_struct – PCB的一种
A、在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct，
B、task_struct会被装载到RAM（内存）并且包含着进程的信息。

3）task_struct内容分类
A、标识符：用于区别其他进程。
B、状态：任务状态、退出信息和退出代码等。
C、优先级：进程执行的先后顺序。
D、程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址。
E、内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，及其他进程共享内存块的指针。
F、上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据（学籍档案、寄存器）。
G、I/O的状态信息：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。
H、记账信息：包括处理器的时间总和，时间限制，记账号等。

4、组织进程
在内核中可以找到进程，所有运行在系统里的进程都以task_struct链表的形式存在内核里。

注：进程控制块是操作系统能够支持多进程和多处理的关键工具。可以说：进程是由程序代码、相关数据和进程控制块组成的。

5、查看进程
1）进程的信息可以通过/proc系统文件夹查看。
【例】获取PID为1的进程信息。

注：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。
【例】

释：
A、UID：执行者的身份。
B、PID：本进程代号。
C、PPID：父进程代号。
D、PRI：本进程被执行的优先级，其值越小越早被执行。
E、NI：本进程的nice值。

2）通过系统调用获取进程标识符
A、进程id(PID)
B、父进程id(PPID)
【例】

其程序为：

3）通过系统调用创建进程-fork初识
A、可通过运行man fork，认识fork
B、fork有两个返回值
C、父进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份（采用写时拷贝）。
【例】

其程序如下：

注：fork之后通常用if进行分流
【例】

程序为：

#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", getppid(), ret);
    }
    sleep(1);
    return 0;
}