Linux进程概念(2)

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本博客主要内容讲解了进程的概念，PCB，进程的PID，如何创建子进程，程序在调用fork()函数时的运行过程及原理

Ⅰ. 进程:

Ⅰ . Ⅰ进程的概念:

内核关于进程的相关数据结构 + 当前进程的代码和数据;

Ⅰ. Ⅱ描述进程-PCB:

• 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。
• PCB内部的属性和文件存储在磁盘中的属性是没有太大关系的，是重新生成的。
• 课本上称之为PCB（process control block）， Linux操作系统下的PCB是: task_struct

task_ struct内容分类

• 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。

Ⅰ. Ⅲ为什么进程管理中需要PCB:

1.bash命令行解释器，本质上它也是一个进程;

2.命令行启动的所有程序，最终都会变成进程，而该进程对应的父进程都是bash(如何做到的);

Ⅰ. Ⅳ查看进程:

进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看

这里显示的就是我们当前操作系统中在运行的进程，那些蓝色的数字就是进程的pid:

当进程存在时，我们可以通过pid来进入文件来查看进程相关的属性：

当我们kill这个进程的时候，当我再次查看pid对应的文件：

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

ps aux | gep test | grep -v grep

那我们如何直接获取进程pid呢？这时候我们就需要用到我们接触到的第一个操作系统接口getpid();

getpid()：哪个进程去调用它就返回的是哪个进程的pid;

getppid():哪个进程去调用它就返回的是哪个进程的父进程的pid;

我们运行如下的代码：

#include<stdio.h>    
#include<unistd.h>    
#include<sys/types.h>    
    
int main()    
{              
  while(1)    
  {      
    printf("myprocess: 我已经是一个进程了，我的PID是：%d,我的父进程PID是：%d\n", getpid(), getppid());        
    sleep(1);    
  }                                                                            
}  

运行如下的结果：

然后我们反复的去运行然后观察：

我们发现父进程的PID一直没有变化，但是进程PID却在变化。那么这个没有变化的进程是谁呢？是不是我们每次用命令行运行程序的时候都是他来帮我们创建的呢？

接下来我们用ps命令去寻找一下这个进程：

我们发现它是bash，它是我们的命令行解释器，本质上它也是一个进程；

命令行启动的所有的程序，最终都会变成进程，而该进程对应的父进程就是bash;

那么bash是如何创建子进程的呢？

Ⅰ. Ⅴ如何创建子进程:

例如:

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{     
	pid_t ret = fork();
	if(ret == 0)
	{ 
		//子进程
		printf("我是子进程，我的pid是：%d，我的父进程是：%d",getpid(),getppid()); 
		sleep(1);        
	}
	else if(ret > 0)
	{    
		//父进程
		while(1)
		{ 
			printf("我是父进程，我的pid是：%d，我的父进程是：%d"，getpid(),getppid());
			sleep(2);   
		}                          
	}                                                                                            
	return 0;                                                                                  
} 

运行结果:

a.fork之后，执行流会变成2个执行流;

b.fork之后，谁先运行由调度器运行;

c.fork之后，fork之后的代码共享，通常我们通过if 和 ifelse来进行执行流分流;

原理:

• fork做了什么?:

创建了子进程，只会创建一个子进程对应的pcb，这个pcb内部的大部分内容都是和父进程相同的，并且他们共同指向同一段代码和数据;

• fork如何看待？

  进程在运行的时候，是具有独立性的;

  父子进程也具有独立性;

  代码：是只读的；

  数据：当有一个执行流尝试修改数据的时候，OS会自动给我们当前的进程触发写时拷贝（操作系统会拷贝一份数据让进程去另一个地方修改，而不会修改原始数据）

• 如何理解fork();两个返回值？

  对于一个函数来说，函数执行return的时候，函数的主体功能就已经实现了。

  fork函数本质上来说是OS为我们所提供的函数！

  因为当执行完fork函数的主体的时候，主进程被调度和子进程也会被执行所以在fork的函数内部return这段语句被执行了两次，所以返回了两个返回值。

到这本篇博客的内容就到此结束了。
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