Linux进程概念

硬件结构决定了软件行为：

程序运行，会被加载到内存中
因为程序要想被执行，就需要放在内存中被cpu进行读取处理。
例如：
qq聊天实现：键盘采集输入，放到内存，cpu进行处理，网卡发送数据

操作系统：linux

组成：内核+应用
定位：计算机上搞管理的软件，管理计算机上的软硬件资源
管理：

                      用户
                     库函数
                  系统调用接口
  			   	 操作系统  内核
  					硬件驱动
  				 键盘，鼠标....硬件

系统调用接口：操作系统提供的用户访问系统内核的接口
库函数与系统调用接口的关系：库函数实际上就是对系统调用接口进行的一层封装后的接口

进程：

进程概念

进程：运行中的程序
pcb：进程控制块：程序运行的描述
通过程序的运行描述，操作系统就可以调度哪个程序可以占用cpu去运行指令，要运行哪个程序，则操作系统找到对应程序的pcb，在pcb取出程序的运行所需信息，加载到cpu上，cpu就开始运行这个程序了。

对于操作系统来说，进程就是一个程序运行的描述，通过这个描述，操作系统可以进行程序的调度运行管理。
实际上对于系统来说，进程就是pcb
这个程序运行的动态描述，叫做pcb进程控制块，在Linux下是一个task_struct结构体。

描述信息：内存指针，上下文数据，程序计数器，进程ID-pid，IO信息，进程优先级，进程状态，记账信息…

时间片：cpu调度运行程序的时间段
时间片过后，就该切换调度下一个进程了

并发：一种轮询处理的方式
并行：同时运行

进程操作

进程的简单操作：
创建进程：进程就是一个pcb是一个task_struct结构体（linux中），创建一个进程实际上就是创建了一个task_struct结构体
pid_t fork(void) --创建进程的接口–通过复制调用这个接口的进程（父进程），创建一个新的进程（子进程）

#include
#include
#include

//子进程睡眠5秒退出，父进程继续进行，陷入死循环
int mian(int argc, char *argv[])
{
	printf("-------");
	pid_t pi = fork();
	//子进程复制了父进程，因此往后的代码父进程都会运行，但是因为返回值不同因此进入不同的if
	if(pid < 0)
	{
		//出错了
	}
	else if(pid == 0)
	{
		//子进程--对于子进程返回值是0
		sleep(5);
		exit(0);	//退出进程--谁调用就退出谁	
	}
	else
	{
		//父进程--对于父进程返回的是子进程的pid，因此返回值是大于0
	}
	printf("hello:%d\n", getpid());
	while(1)
	sleep(1);
	return 0;
}

ps -ef ：查看所有进程信息
ps -ef | grep fork ：查找指定字符（fork）的进程信息
ps -aux | grep fork：更详细信息

进程状态

进程状态：用于操作系统对于进程的管理（什么状态对进程进行什么样的操作）
运行态，就绪态，阻塞态
linux中的进程状态：
运行态（R）：正在运行或者轮转到时间片能够运行统称运行态
可中断休眠态S：可以被中断的休眠状态（满足唤醒条件，或者休眠被中断则进入运行态）
不可中断休眠态D：不能被中断的休眠状态（满足唤醒条件之后才会进入运行态）
停止态T：程序停止运行的状态（依然会被调度，但是什么都不做）
死亡态X：
僵尸态Z：进程已经退出了不再调度了，但是这个进程的资源还没有被完全释放，等待处理的一种状态。
僵尸进程：处于僵尸态的进程，是一种退出，但是资源没有完全被释放的进程
产生：紫禁城先于父进程退出，但是父进程没有关注到子进程的退出，因此资源不会完全释放子进程的资源，这个子进程进入僵尸状态。
子进程退出之后，在进程pcb中保存了自己的退出返回值，在父进程没有关注处理的情况下，pcb资源是不会被释放
危害：资源泄露（一种是pcb所占的内存资源一直无法被回收，一种是一个用户所能创建的进程数量是有限制的）
解决方案：
处理：退出父进程
避免：进程等待
孤儿进程：父进程先于子进程退出，子进程就会成为孤儿进程，运行在后台，父进程称为1号进程（早期名字叫init进程，后期叫systemd）
精灵进程（守护教程）：

环境变量

环境变量：保存运行环境参数的变量；使程序运行环境配置更加灵活；以及可以通过环境变量实现进程间的小量通信（父子进程的传递）
命令操作：env(查看环境变量)，set(查看所有变量)，echo（查看指定变量），export（声明或设置环境变量），unset（删除变量）
典型环境变量：
PATH：程序运行的默认搜索路径—在命令行终端中输入命令名称可以直接执行对应名称的命令程序，实际上是因为shell扑捉到输入的命令名称之后，然后去PATH环境变量指定的路径下去找这个程序，找到了就运行，找不到就报命令没有找到的错误。

环境变量接口：
char *getenv(const char *name);—通过名称获取值;
铺垫：shell中运行的程序，父进程都是shell；或者反过来说，shell中运行的进程都是shell的子进程
代码操作：getenv()、**extern char environ; 、main(int argc, char *argv[], char *env[])

程序地址空间

程序地址空间：
地址：通常所说的地址，都是内存的地址，是内存单元的编号
实际上在进程中，程序访问的这些地址（变量地址…）实际上是一个假地址
将其称之为–虚拟地址；
我们所说的程序地址空间实际上叫做进程的虚拟地址空间
虚拟地址空间实际上是系统给进程所描述的一个假的地址空间，是一个mm_struct结构体
系统会为每一个进程都描述一个假的地址空间，进程访问的都是虚拟地址，访问内存数据的时候，先将虚拟地址转换成物理地址然后访问

系统为每个进程都描述一个完整的，连续的，线性的虚拟地址空间，实际物理内存用的时候再给进程分配。这样的话，对于每个进程自己的感觉，看起来都有一块完整的，连续的内存可以使用。

虚拟地址空间，是系统为每个进程通过mm_struct结构体虚拟的一个地址空间，使用虚拟地址空间的目的是为了让进程能够访问一块连续的，完整的地址，并且经过页表映射到物理内存之后，可以实现数据在物理内存上的离散式存储，提高内存利用率，并且在页表中可以进行内存访问控制

虚拟地址如何通过页表获取物理地址的呢？

内存管理方式

• 分段式内存管理：将地址空间分为多段（代码段，数据段…）便于编译器进行地址管理

分段式虚拟地址组成：段号+段内的地址偏移量；在系统中有一个段表：一个个段表项（段号，物理内存段起始地址）

• 分页式内存管理：将地址空间分为多个小块（页），提高内存利用率

分页式虚拟地址组成：页号+页内偏移；在系统中有一个页表（页号，物理内存快起始地址，权限控制，缺页中断位…）
4G（2^32 ）内存；内存页大小4k（1k是1024，为2^10 ; 4k为2^12）
所以内存大小除以内存页大小，一共有2^20个内存页
因此32位内存地址，搞20位就是页号，低12位就是页内偏移

• 段页式内存管理：将虚拟地址进行分段，在每个分段内进行分页式管理，集合了分段分页的优点进行内存管理