【Linux】进程的初步认识

news2024/12/26 21:51:10

进程的初步认识

基本概念
- 描述进程
- - task_struct-PCB的一种
  - task_stuct内容分类
查看进程
通过系统调用获取进程标识符

基本概念

要了解进程，首先我们要知道两点

我们可以同时启动多个程序，也就意味着我们可以将多个.exe文件加载到内存
操作系统如何去管理这些进程？操作系统实际上是不认识这些可执行程序的，它能控制进程实际上是遵循了“先组织，后描述”的设计理念(即先将这些可执行程序的基本属性，如名称、状态、调用接口等定义成一个结构体，然后通过链表或者其他数据结构对其进行管理)
大致可以将该结构体理解成以下形式

struct xxx
{
    //状态
    //优先级
    //内存指针字段(为了运行这个程序，应该去哪里找对应程序的代码)
    //标识符
    //......(包含所有进程几乎所有的属性字段)
    //struct xxx*next;
};

描述进程

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结合
一般我们称进程控制块为PCB(process control block),Linux操作系统下的PCB是：task_struct

task_struct-PCB的一种

在Linux中描述进程的结构体就叫做task_struct
task_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到PAM(内存)里并且包含着进程的信息

那么什么是进程呢？进程 = 内核pcb对象(内核数据结构) + 可执行程序。
在了解以上知识后，我们就不难理解：假设可执行程序的大小为1M,加载到内存时，实际上操作系统为了在内存中为了管理这个进程，实际开辟的空间是要大于1M，多出来的空间就为结构体对象pcb。
一个可执行程序加载到内存中还不够，系统还会建立对应的pcb对象，并将这些对象放到一个整个系统层面的链表当中，系统拿到pcb的链表，对进程的管理就变成了对整个pcb链表的管理，未来所有对进程的管理工作就只和进程的PCB有关而与可执行程序无关
另外，可以将PCB对象放到放入到任何数据结构中，比如：当一个可执行程序需要被CPU进行调用时，操作系统就会将PCB对象放到CPU的运行队列中等待CPU进行调用。所以，我们又可以得出一个结论：进程排队本质上是让PCB对象排队

task_stuct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。(比如当执行到C语言的printf函数的时候，操作系统就需要暂时将屏幕的使用权给该程序，当执行完之后不需要用到屏幕，就将屏幕的使用权归还给操作系统)
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

这里简单介绍一下程序计数器，CPU中有一个寄存器叫做PC指针或者叫做eip寄存器，这里面存的是当前正在被执行指令的下一行指令的地址，通过对程序计数器的初步了解，我们可以知道以下两点