Linux-进程初理解-冯.诺依曼体系结构-进程概念-僵尸-孤儿
冯诺依曼体系结构
说明：
- 输入设备：键盘、磁盘、网卡、显卡、话筒、摄像头…
- 输出设备：显示器、磁盘、网卡、显卡、音响…
- 存储器：注意指的是内存，不是磁盘。
- 中央处理器(CPU)：其中运算器进行算术运算和逻辑运算
CPU不和外设直接交互，主要通过将数据存储在内存中（存储器），再通过cpu读取内存中缓存的数据（主要是外设太慢，cpu快，为了高效处理数据，建立一个缓冲地带），CPU无论是输入还是输出都只与内存打交道，也是为了保护cpu
2，linux操作系统是怎么工作的
什么是操作系统：操作系统是一款用来对软硬件进行资源管理的软件，它是硬件基础上的第一层软件，是硬件和其它软件沟通的桥梁（或者说接口、中间人、中介等），操作系统会控制其他程序运行，管理系统资源，提供最基本的计算功能，如管理或者配置内存，决定系统资源的优先顺序
例如如下的服务程序：
1，文件系统
提供计算机存储信息的结构，信息存储在文件中，文件主要存储在计算机的内部硬盘里，在目录的分层结构中组织文件。文件系统为操作系统提供了组织管理数据的方式
2，设备驱动程序
提供连接计算机的每个硬件设备的接口，设备驱动器使程序能够写入设备，而不需要了解执行每个硬件的细节。简单来说，就是让你能吃到鸡蛋，但不用养一只鸡
3，系统服务程序
当计算机启动时，会自启动许多系统服务程序，执行安装文件系统、启动网络服务、运行预定任务等操作。
操作系统就类似与一个大家长，管理家里的所有人，操作系统在给其他软件提供各种便利的同时，还会约束其他软件不能为所欲为。
具体的图示如下所示
所以在实际的操作系统中，会构建结构体来建立对象的信息，先组织，再描述->构建数据结构的过程，就是一个一个的数据结构，管理者实际是对数据结构的管理。
3，计算机管理硬件
1，先描述，用struct创建这样的抽象类
2，再组织，用双向链表这样的数据结构，将所有的struct链接起来。
3.1，系统调用和库函数概念
1，在开发角度，计算机对外表现为一个整体，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。
4.进程理解
4.1.概念
概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序就会创建一个进程
内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体
4.2，描述进程-pcb
进程在生成的同时，会创建会相应的struct，供操作系统管理，在linux下，进程创建会产生一个task_struct,称之为PCB，也可以认为，PCB就是进程的属性的集合。
task_struct是linux内核的一种数据结构，它会被装载在RAM（内存）并且包含着进程的信息
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。
即是进程的pid，所有进程都有自己唯一的pid
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。
为什么linux需要有优先级，CPU资源是有限的，进程是有多个的，此时我们就需要进程去排队，站在队头的优先级就高，cpu通过拿指令，分析指令，执行指令，再把数据缓存到内存中，此时如果程序是一个死循环的话，其他进程就不能执行了，所以此时就引出了时间片的概念，一个进程在一定的时间片中执行，当未被执行完时，操作系统会记住当前指令的地址，等下次运行到这个进程后，会取出指令的地址，继续执行，直到进程执行完。
程序计数器: 程序中即将被执行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。
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
5.组织进程
可以在内核中看到，它的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
通过 ls /proc就可以看到所有进程
再通过ps aux | head -1 && ps aux | grep process ,即可得到当前我们正在运行的进程
也可以通过系统调用获取当前的子进程和父进程
就可以看到进程的pid和ppid
6，fork（）初相识
fork通过man查询以后，可以得知，fork有两个返回值，返回父进程的id，子进程返回0，
通过运行此程序就可以看到fork创建的进程返回值有两个，通过if分流 之后，就可以实现一个运行，一个挂起。
进程状态
为了弄明白正在运行的进程是什么意思，我们需要知道进程的不同状态。一个进程可以有几个状态（在Linux内核里，进程有时候也叫做任务）。
下面的状态在kernel源代码里定义，
static const char * const task_state_array[] = {
"R (running)", /* 0 */
"S (sleeping)", /* 1 */
"D (disk sleep)", /* 2 */
"T (stopped)", /* 4 */
"t (tracing stop)", /* 8 */
"X (dead)", /* 16 */
"Z (zombie)", /* 32 */
};
R运行状态；并不意为者程序一直在运行，而是处在可被CPU调度的状态，要么处在运行，要么处在运行对列里面。
S睡眠状态，意为者进程在等待某种事件发生，称为浅度睡眠，就比如sleep（100），所处的状态就是休眠，如果休眠时间到了，就会转换成R状态。
D磁盘休眠状态（Disk sleep），有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。
举个栗子：李四是进程，张三是磁盘，王五是操作系统
李四要给张三存东西，张三说有点忙，等忙完再存，然后李四就在那等着，结果王五过来干掉了张三，造成数据丢失，
此时给用户带来非常不好的理念，所以引入D状态，操作系统不会干掉你，只有当存取完以后，自动退出进程。
T停止状态（stopped）： 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
当想让进程停止时，kill -SIGSTOP 27642
进程进入停止状态，等待启动。
启动进程：kill -SIGCONT 27642
Z(zombie)-僵尸进程
僵死状态（Zombies）是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程，没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程，僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。
所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入Z状态
#include
#include
int main()
{
pid_t id = fork();
if(id < 0){
perror("fork");
return 1;
}
else if(id > 0){ //parent
printf("parent[%d] is sleeping...\n", getpid());
sleep(30);
}else{
printf("child[%d] is begin Z...\n", getpid());
sleep(5);
exit(EXIT_SUCCESS);
}
return 0;
} 
僵尸进程危害
1，进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关心它的进程（父进程），你交给我的任务，我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取，那子进程就一直处于Z状态？是的！,2.维护退出状态2，本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说，Z状态一直不退出，PCB一直都要维护？是的！
3，那一个父进程创建了很多子进程，就是不回收，是不是就会造成内存资源的浪费？是的！因为数据结构对象本身就要占用内存，想想C中定义一个结构体变量（对象），是要在内存的某个位置进行开辟空间！
4，内存泄漏?是的！
孤儿进程
父进程如果提前退出，那么子进程后退出，进入Z之后，那该如何处理呢？
父进程先退出，子进程就称之为“孤儿进程”
孤儿进程被1号init进程领养，当然要有init进程回收喽
#include
2 #include
3 #include
4 #include
5 int main()
6 {
7 pid_t ret =fork();
8 if(ret>0)
9 {
10 printf("i am father...... pid::%d...ppid...%d\n",getpid(),getppid());
11 exit(0);
12 }
13 else if(ret==0)
14 {
15 int i=0;
16 for( i=0;i<10;i++)
17 {
18 printf("i am child......pid::%d...ppid...%d\n",getpid(),getppid());
19 exit(0);
20 }
21 }
22 else
23 {
24 printf("error\n");
25 }
26 return 0;
27 }
28
可以看到孤儿进程最后被1进程领养。