【Linux】进程学习（一）：基本认识

news2024/9/22 19:24:06

1.基本概念

课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等
内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

2.初步理解

以前我们的任何启动并允许程序的行为，都是由操作系统帮助我们将程序转换成为进程，来完成特定的任务。（在Linux中，./运行一个程序。在windows中，鼠标双击运行一个程序。他们都将一个程序转换成了进程）

如图，我们将磁盘中的程序加载到了内存当中，形成了代码和数据。
在这里插入图片描述

但这并不算一个进程，操作系统为了管理这些加载到内存当中的代码和数据，需要先描述再组织，在内核当中为这些代码和数据创建一个个的数据结构对象。（操作系统书中叫PCB，Linux操作系统下是task_struct）

在这里插入图片描述
例如：

我们想要释放进程A，操作系统就在所有PCB中寻找关于进程A的，然后free释放掉对应的代码和数据以及PCB。
我们想要运行进程中优先级最高的，操作系统就遍历所有的PCB找到对应的进程，将其加入CPU中运行。
我们想要再运行一个程序，操作系统将磁盘中的程序加载到内存中转化为代码和数据。并且又为其创建一个PCB，将进程的属性加入PCB中，并链入原先的PCB链表当中。

因此：

对进程的管理转化为对PCB链表进行增删查改。
进程 = 加载到内存中的代码和数据 + 内核关于进程的相关数据结构

3.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。
课本上称之为PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是: task_struct

3.1task_struct-PCB的一种

在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。
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。

3.2task_ 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

4.组织进程

可以在内核源代码里找到它。所有运行在系统里的进程都以task_struct双链表的形式存在内核里。

5.查看进程

5.1通过ps指令查看

单独使用ps命令，会显示所有进程信息。

ps -axj

在这里插入图片描述

通过对grep指令的搭配，可以查找想要查看的进程信息

ps -axj | head -1 && ps -axj |grep myprocess | grep -v grep

在这里插入图片描述

因为grep也是进程，因此加入grep -v grep可以过滤掉grep进程信息。

5.2通过系统目录查看

进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看

在这里插入图片描述

其中有很多文件夹都是以数字命名，这些数字其实就是对应进程的PID，对应文件夹当中记录着对应进程的各种信息。
在这里插入图片描述

当我们创建一个进程后，就会在/proc目录下创建对应的文件夹保存进程的信息。一旦我们关闭掉这个进程，/proc目录下相应的进程文件夹就会被删除。

6.通过系统调用获取进程的PID和PPID

通过使用系统调用函数getpid和getppid即可分别获取进程的PID和PPID。

在这里插入图片描述
使用下列代码测试。

在这里插入图片描述
运行结果，通过getpid获取的pid值与ps命令查询的值是相同的。

其次，通过不断启动终止进程，我们发现每次启动进程的pid都会改变，但是ppid并不会改变，这个ppid又是什么呢？

在这里插入图片描述
21615是我们的bash（命令行解释器）。

我们可以得到一些结论：

bash命令行解释器，本质上它也是一个进程！
命令行解释器启动的所有程序，最终都会变成进程，而该进程对应的父进程都是bash

7.通过系统调用创建进程-fork初识

//创建子进程
//有两个返回值，创建成功给父进程返回子进程PID,给子进程返回0
//创建失败返回-1


#include<unistd.h>

int fork(void)

fork 函数能在当前进程下主动创建子进程，用于代码程序中。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>



int main()
{
  printf("AAAAAAAAAAAA\n");
  int ret = fork();
  printf("BBBBBBBBBBBB,PID: %d \n",getpid());
  sleep(1);
  return 0;
}

运行结果：

在这里插入图片描述
BBBBBBBB被打印了两次，可见fork系统调用之后程序就变成了两个执行流，即一个父进程一个子进程。

但通常我们可以根据fork的不同返回值，搭配if完成分流，使父子进程执行不同的代码。

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
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);
}
	sleep(1);
	return 0;
}