Linux的进程概念

1.冯诺依曼体系结构（理解进程前的补充知识）

我们常见的计算机，如笔记本。我们不常见的计算机，如服务器，大部分都遵守冯诺依曼体系。

关于冯诺依曼，必须强调几点：

1. 这里的存储器指的是内存
2. 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)
3. 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。
4. 一句话，所有设备都只能直接和内存打交道

为什么所有设备都只能直接和内存打交道呢？
因为外设和CPU的距离非常的远，把你的数据拿到外设在将其发送到输出设备的过程中CPU这个超级快速的东西一直在闲置，一定程度上很浪费，所以引入了一个内存，内存访问CUP的速度就会快非常的多，所以这里在你的外设向CPU发数据的时候，需要进过内存进行一个预加载的过程，然后CPU又会将数据发送给内存，进行一个预写入的过程，这里做到最大程度的对CPU的利用。

2. 操作系统（理解进程前的补充知识）

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。笼统的理解，操作系统包括：

1. 内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
2. 其他程序（例如函数库，shell程序等等）

操作系统是什么？在简单点说：操作系统是一个管理软件和硬件的系统。
为什么要设计有操作系统？

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

简单点说：在一套系统中，需要有管理者进行统筹，对上面，给用户一个稳定高效的执行环境，对下层，管理好软硬件资源，提供一个稳定的软硬件环境。

如何理解“管理”？

真正的管理是要具有决策权

计算机管理硬件：

1. 描述起来，用struct结构体。（因为Linux下的代码基本都是C语言写的，所以描述一个对象的时候，使用的都是struct所定义出来的。）
2. 组织起来，用链表或者其他更高效的数据结构。（先描述，在组织）

所以这里也为我们下面学习如何管理进程埋下伏笔。，基本思想都是一样的

上述表中还需要引入系统调用和库函数的概念

1. 在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用，这部分由操作系统提供的接口，叫做系统调用。
2. 系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高，所以，有心的开发者可以对部分系统调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。

所以库函数和系统调用是上下级的关系。

3.进程

3.1 基本概念

通俗点说，把程序从硬盘上预加载内存的可以理解为进程。但是呢？这个过程中并非只是简单的把程序变为可执行程序就结束了，实际上进程：可执行程序与管理进程需要的数据结构的集合。

3.2 描述进程—PCB（Process control block）

一个系统可以同时运行多个进程，那么就需要有管理进程的。

1. 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。
2. 课本上称之为PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是: task_struct

task_struct是PCB的一种

1. 在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。
2. 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（这也就呼应了前面的操作系统部分所提出的，任何一个需要被管理的都需要先描述，在组织的过程）

task_ struct内容分类

1. 标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。
2. 状态: 任务状态，退出代码，退出信号等。
3. 优先级: 相对于其他进程的优先级。
4. 程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。
5. 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
6. 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]。
7. 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。
8. 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。
9. 其他信息

3.2 查看进程

①ps aux | grep mybin
运行的可执行程序叫做mybin，在他一直while循环的过程中，执行上述的操作，便可以查看到此时这个进程的信息。其中这个12791为这个进程的PID（相当于一个身份编号，且这个编号会随着程序的结束而消失，下一次在运行这个可执行程序的时候，PID编号也会随之改变）

②ls /proc/
这个命令可以查看当前所有的进程。你可以看到在mybin的可执行程序一直运行的时候，12791也一直存在，但是一旦这个可执行程序停止时，12791就会在进程中消失。


再次运行可执行程序：

此时同样的可执行程序已经改变了PID编号。

3.3 通过系统调用获取进程标识符

进程id（PID）
父进程id（PPID）


此时你就会发现，你的可执行程序每关闭一次，前面的数字就发生一次改变，但是后面的数字始终保持不变。为什么呢？这里就引入了父子进程的概念（可以理解为父进程是一个公司的boss，子进程是他的员工，对于一个公司来说，不管出现任何的情况，只要boss还在，那么公司就不倒，但是员工可以一直改变，来帮助这个boss干事情，所以一般情况下boss都不会直接出面解决问题，都是让员工也就是这里的子进程去进行一系列的操作。）