【Linux】——进程概念（万字解读）_linux进程

一冯诺依曼体系结构

在此之前，我们先要理解我们计算机的冯诺依曼体系结构，因为是进程的基础

我们所有的操作其实都是基于这样一个模型，比如你在qq上，和别人发送消息，这个消息肯定是先通过输入设备进行输入，输入到存储器（这里只是单指内存），然后通过控制器和运算器的控制和计算，把消息发送到输出设备（这里可以是网卡和显示器）

那我们这些操作肯定需要有人控制吧，没有人控制，单凭一个cpu能去接受这么多信息？别完了，cpu的运行速度是很快的，如果这些事情都要他去处理，那就没有那么高效了。

所有我们引出了操作系统这个概念

二 操作系统

概念

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：

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

设计OS的目的

与硬件交互，管理所有的软硬件资源
为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境

定位

在整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位是：一款纯正的“搞管理”的软件

由于我们的文件和进程错综复杂，都会占据内存，同时也有谁先进行谁后进行的顺序，所以这里我们需要一个管理者去管理好这些资源，不然我们的电脑用几下就会导致死机，所以我们开机第一个启动的软件就是操作系统这个系统软件

管理

那我们操作系统是用什么方式去管理这些资源的呢??

这张图表示了我们在进行操作的轮廓图，操作系统在管理底层的硬件的时候，并不能直接去访问，而是应该经过驱动程序间接访问，所以操作系统在管理硬件资源的时候，只是拿到了硬件的数据，并没有直接见到了底层的硬件，既然我们拿到了数据，我们就可以通过数据去判断这个硬件程序是否需要关闭，当然这些数据太多了，而且有些属于一个类型，有些不是，那既然这样，我们就可以通过描述这个硬件的基本属性，同时加上他的数据，这样归纳起来就可以统一管理了，但是这么多硬件，怎么去找呢？？创建一个双链表，一个红黑树？把他们管理起来？，可行！！

所以经过以上步骤就形成了一个先描述，再组织的操作

之前说了，只能从上到下访问，那我们电脑上的软件有各种功能，这些功能直接或者间接的操作了我们操作系统，那是不是这些软件可以肆意妄为？？并不是！操作系统会防止用户去乱动操作系统里面的东西，但是它又得让用户去访问，于是就有了系统调用这个概念，由于系统调用的存在，使得我们可以在电脑上开发各种应用，使得我们的电脑功能性更全，这种选择性提供也是操作系统管理的一种手段

总结

计算机管理硬件，先用struct结构体描述，再用多种数据结构进行组织，这里为什么是struct呢？因为linux是用c语言写的。

系统调用和库函数概念

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。
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。

三 进程

有了上面的认识，我们就可以再来认识进程的概念，一个进程也就是我们所运行的程序，一个qq，一个微信，或者一个英雄联盟，他们都属于进程

所以一句话概括就是进程就是用来吃系统资源的——担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

进程也是受操作系统所管理的，那操作系统怎么管理？，和上面一样——先描述再组织

描述进程

对于进程我们得先描述。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

这个PCB里面就包含了进程的诸多信息，比如：优先级，上下文数据，指针之类的

在linux下的PCB——task_struct

✨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。
✨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]。
✨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

组织进程

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。

查看进程

查看一个进程，查看的是进程的信息

我们可以通过 ls /proc这个指令查看所有进程的信息

如果我们现在运行一个程序

如果我们想看他的信息，那么我们就使用一个看起来比较直观的命令(ps/top)，因为/proc这个指令可能看起来并不直观，因为/proc目录下的文件和目录提供的是系统的底层信息，它们的内容通常是以文本形式展示的，但格式和结构可能相对复杂。

这里我们使用ps查看，我们先运行这个程序

这里可能查看到三个进程，但是只有第一个是我们要查的，其他两个是因为我们输入的指令也是一个进程，所以也把他们的进程信息输出了

这就是进程的pid也就是进程的标识符，linux也是通过这个去区分进程的不同的

除了这种方法可以获取进程的pid，我们还可以通用系统调用去查看；

通过系统调用获取进程标示符

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

通过这段代码就可以获取到该进程的pid

运行这段程序就可以获得该进程的pid，但是我们注意到其实他还有一个表示符

这一段是他们的父进程的pid，也就是ppid，每个子进程都有一个父进程，当然，最大的父亲就是我们的bash

我们也可以通过系统调用把他的ppid也打印出来

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

通过系统调用创建进程-fork初识

对于fork也是一个系统调用，他的作用就是创建一个子进程

#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); } sl