文章目录
- 1. 什么是进程
- 管理本质的解释
- 描述
- 组织
- 结论
- 2.查看进程
- 查看进程方法1
- 创建终端
- 输入命令显示进程
- 一个程序存在多个进程
- 查看进程方法2
- 查看成功
- 查看失败
- 结论
- 3.通过系统调用获取进程标识符
- 1.获取PID值
- 验证PID值是否正确
- 2. 获取父进程PID值
- 验证
- 3. 父进程为什么不变化？
- 4. 为什么都是bash？
- 4.指定进程暂停
- 5.如何创建子进程
- 1. fork返回值
- 2.使父子进程执行不同的任务
- 3. 结论
- 6. fork 原理
- 1.fork做了什么
- 2.fork 如何看待代码和数据
- 父子进程指向同一块代码和数据，独立性如何保证？
- 3.fork如何理解两个返回值问题
1. 什么是进程
假设在一个文件中写代码，并生成一个可执行程序在磁盘中，可执行程序本质也是一个二进制文件
文件 =内容+属性
内容即 自己写的代码和数据
属性即 创建时间、权限等信息
- 使用 ./ 将其加载到内存中，cpu访问代码和数据，从而执行代码， 把代码和数据放入内存中 就可以叫做进程么？
- 当然不是！
- 举例：
如何成为你的学校的学生呢？
只要想办法进入你的学校里，在学校里，就是你的学校的学生么？
当然不是，看门的大爷和楼管阿姨也在学校里
想要成为学生，必须在学籍档案中有你个人的基本信息
同理，只把代码和数据放入内存中，不叫作进程
为什么基本信息在学籍档案中呢？
因为学校要对学生管理
随着程序加载到内存的数量增多，操作系统就要考虑如何把加载的代码个数据进行管理，
所以操作系统要管理进程
管理的本质是先描述，在管理 (不懂的可以点击查看具体解释)
管理本质的解释
描述
使用结构体构建了结构体对象，在操作系统教材中叫做 PCB ，在Linux中叫做 task_struct
并且结构体提取了所有进程的属性
同样使用各自的结构体，可以找到各自的代码和数据
组织
将结构体通过特定数据结构关联起来(以链表为例)
通过链表的增删查改操作，来完成对进程的增加、删除、查找、修改
结论
进程是内核关于进程的相关数据结构+当前进程的代码和数据
2.查看进程
查看进程方法1
#include<stdio.h>
2 #include<unistd.h>
3 int main()
4 {
5 while(1)
6 {
7 printf("hello world\n");
8 sleep(1);
9 }
10 return 0;
11 }
创建一个pro.c的文件，同时生成一个可执行程序pro，使之无线循环下去
创建终端
在第一个终端中点击右键，复制SSH渠道，就会自动生成终端2
输入命令显示进程
在保证终端1的pro程序运行时，在第二个终端中
ps axj 查看当前系统中所有的进程
head -1 取第一行指令
grep pro 只查看自己的进程
grep -v grep 除了grep的内容显示出来
输入 ps axj | head -1 && ps axj | grep pro | grep -v grep，即可查看当前pro可执行程序的进程
[yzq@VM-8-8-centos ~]$ ps axj | head -1 && ps axj | grep pro | grep -v grep
PPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND
3754 3943 3943 3754 pts/0 3943 S+ 1002 0:00 ./pro
一个程序存在多个进程
首先创建三个终端
- 在终端2和终端3中同时运行 ./pro ，再次在终端1中使用指令
ps axj | head -1 && ps axj | grep pro | grep -v grep，发现生成两个PID值不同的进程 - 将一个可执行程序多次加载内存，可执行程序内部存在多个进程
查看进程方法2
ls /proc，proc 为process的简称，保存进程相关属性的目录
- 蓝色的数字就是进程的PID
查看成功
- 在保证终端1正在运行./pro，在终端2中以第一次生成的PID为例
- PID值为3943，
ls proc/3943，即可查看相关的进程属性
查看失败
- 若将终端1的pro可执行程序关闭，则进程不存在
[yzq@VM-8-8-centos ~]$ ls /proc/28439
ls: cannot access /proc/28439: No such file or directory
结论
-
当把进程创建时，proc目录下会自动创建以PID命名的目录，里面会把内存运行的属性呈现出来
-
当把进程终止时，proc目录下会自动把PID命名的目录全部删除
3.通过系统调用获取进程标识符
1.获取PID值
getpid需要头文件 <sys/types.h> 和<unistd.h>，返回值为 getpid_t类型，表示当前进程的PID值
#include<stdio.h>
2 #include<sys/types.h>
3 #include<unistd.h>
4 int main()
5 {
6 while(1)
7 {
8 printf("我已经是一个进程了，PID为：%d\n",getpid());
9 sleep(1);
10 }
11 return 0;
12 }
- 在之前的pro.c文件进行修改，将其内容修改为上面的，并在终端1中使用./pro 执行可执行程序
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
我已经是一个进程了，PID为：28286
我已经是一个进程了，PID为：28286
我已经是一个进程了，PID为：28286
我已经是一个进程了，PID为：28286
我已经是一个进程了，PID为：28286
我已经是一个进程了，PID为：28286
我已经是一个进程了，PID为：28286
- 会生成不间断的相同PID值
验证PID值是否正确
- 再次创建一个终端，并命名为终端2，并保证上述的pro程序在终端1中运行的情况下，使用指令
ps axj | head -1 && ps axj | grep pro | grep -v grep，发现PID值相同
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ps axj | head -1 && ps axj | grep pro | grep -v grep
PPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND
26652 28286 28286 26652 pts/0 28286 S+ 1002 0:00 ./pro
2. 获取父进程PID值
getppid 头文件与getpid相同，返回值为父进程的PID值
1 #include<stdio.h>
2 #include<sys/types.h>
3 #include<unistd.h>
4 int main()
5 {
6 while(1)
7 {
8 printf("我已经是一个进程了，PID为：%d,我的父进程PID为:%d\n",getpid(),getppid());
9 sleep(1);
10 }
11 return 0;
12 }
- 再次将终端1中的pro.c文件内容修改为上面
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
我已经是一个进程了，PID为：1013,我的父进程PID为:32452
我已经是一个进程了，PID为：1013,我的父进程PID为:32452
我已经是一个进程了，PID为：1013,我的父进程PID为:32452
我已经是一个进程了，PID为：1013,我的父进程PID为:32452
- 在终端1中输入
./pro，显示当前进程PID为 1013，父进程PID为 32452
验证
- ，在确保终端1中的pro可执行程序正在运行，打开终端2， 输入
ps axj | head -1 && ps axj | grep pro | grep -v grep指令
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ps axj | head -1 && ps axj | grep pro | grep -v grep
PPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND
32452 1013 1013 32452 pts/2 1013 S+ 1002 0:00 ./pro
- 说明使用
getppid查询结果正确
3. 父进程为什么不变化？
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
我已经是一个进程了，PID为：2050,我的父进程PID为:32452
^C
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
我已经是一个进程了，PID为：2059,我的父进程PID为:32452
^C
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
我已经是一个进程了，PID为：2065,我的父进程PID为:32452
^C
- 在终端1中多次运行
./pro，发现当前进程PID一直在变，而父进程的PID没变过 - 父进程的PID为32452，在终端2中输入，
ps ajx | head -1 && ps ajx |grep 32452指令
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ps ajx | head -1 && ps ajx |grep 32452
PPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND
907 3167 3166 907 pts/3 3166 R+ 1002 0:00 grep --color=auto 32452
32451 32452 32452 32452 pts/2 32452 Ss+ 1002 0:00 -bash
-
说明父进程PID 为 -bash
-
bash为命令行解释器，本质上也是一个进程
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
4. 为什么都是bash？
bash怕你写的代码有问题，所以使用bash创建的子进程完成任务，这样就算是挂了，bash也没事
4.指定进程暂停
- 在终端1中运行./pro，在终端2中输入
kill - 9+自己进程的PID
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
我已经是一个进程了，PID为：29031,我的父进程PID为:28428
Killed
- 在终端2中输入
kill - 9 29031，即可在终端1中显示killed，表示结束
5.如何创建子进程
创建子进程—— fork，头文件为<unistd.h> ，返回值是 pid_t类型
#include<stdio.h>
2 #include<sys/types.h>
3 #include<unistd.h>
4 int main()
5 {
6 printf("AAAA\n");
7 fork();
8 printf("BBBB\n");
9 sleep(1);
10 return 0;
11 }
- 继续在终端1中修改pro.c文件中的内容如上
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
AAAA
BBBB
BBBB
- 运行pro可执行程序，发现竟然执行两次BBBB
这是为什么呢？我们继续往下看
#include<stdio.h>
2 #include<sys/types.h>
3 #include<unistd.h>
4 int main()
5 {
6 printf("AAAA\n");
7 fork();
8 printf("BBBB:pid:%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
9 sleep(1);
10 return 0;
11 }
- 修改por.c文件的内容，加上自己和父进程的PID值
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
AAAA
BBBB:pid:4285,ppid:31919
BBBB:pid:4286,ppid:4285
- 终端1中
./pro运行可执行程序，两个执行B的printf语句打印自己进程的PID值不同，说明是两个进程 - 而下面BBBB的父进程PID与上面BBBB的子进程PID相同，说明创建了子进程
1. fork返回值
- 父进程返回子进程的PID值，子进程返回0，失败返回-1
1 #include<stdio.h>
2 #include<sys/types.h>
3 #include<unistd.h>
4 int main()
5 {
6 printf("AAAA\n");
7 pid_t ret= fork();
8 printf("BBBB:pid:%d,ppid:%d,%d,%p\n",getpid(),getppid(),ret,&ret);
9 sleep(1);
10 return 0;
11 }
- 修改pro.c文件内容，加上ret的值和地址
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
AAAA
BBBB:pid:7799,ppid:31919,7800,0x7ffefc72c02c
BBBB:pid:7800,ppid:7799,0,0x7ffefc72c02c
在终端1中运行./pro，上面的BBBB，ret值返回是下面BBBB的PID值 ，说明是父进程
而下面的BBBB，ret值为0,说明是子进程
2.使父子进程执行不同的任务
#include<stdio.h>
2 #include<sys/types.h>
3 #include<unistd.h>
4 int main()
5 {
6 pid_t ret= fork();
7 if(ret==0)
8 {
9 //子进程
10 while(1)
11 {
12 printf("我是子进程，我的pid是:%d,我的父进程是:%d\n",getpid(),getppid());
13 sleep(1);
14 }
15
16 }
17 else if(ret>0)
18 {
19 //父进程
20 while(1)
21 {
22 printf("我是父进程，我的pid是:%d,我的父进程是:%d\n",getpid(),getppid());
23 sleep(1);
24 }
25 }
26 else
27 {
//报错
29 }
30 return 0;
}
- 修改pro.c文件的内容，设置if else语句实现
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
我是父进程，我的pid是:13505,我的父进程是:31919
我是子进程，我的pid是:13506,我的父进程是:13505
我是子进程，我的pid是:13506,我的父进程是:13505
我是父进程，我的pid是:13505,我的父进程是:31919
我是子进程，我的pid是:13506,我的父进程是:13505
我是父进程，我的pid是:13505,我的父进程是:31919
我是父进程，我的pid是:13505,我的父进程是:31919
我是子进程，我的pid是:13506,我的父进程是:13505
父进程和子进程是同时运行的
说明在多执行流的环境下 if和else if可以同时成立
3. 结论
- fork之后，执行流会变成2个
- fork之后，谁先运行由调度器决定
- fork之后，fork之后的代码共享，通常通过if和else if来进行执行流分流
6. fork 原理
1.fork做了什么
子进程pcb的大部分属性会以父进程pcb为模板，把父进程大部分里面的数据拷给子进程
小部分属于子进程私有的，例如PID、PPID值
因为进程等于数据结构+代码和数据，所以父进程指向自己的代码和数据，子进程也会指向同样的代码和数据
创建子进程：创建独立的pcb结构，父子进程看到的是同一份代码和数据
2.fork 如何看待代码和数据
当我们把画图关闭后，并不会影响有道云笔记的使用，说明他们都是独立存在的
进程在运行的时候，是具有独立性的
当我们在执行代码同时运行父子进程时，若使用 kill- 9 干掉父进程后，子进程仍能运行
父子进程在运行时，也是具有独立性的
父子进程指向同一块代码和数据，独立性如何保证？
代码：
代码在内存区域是只读的(从来不会自己发生变化,不会有人修改)
父子进程两者都读，不会互相影响
数据：
1 #include<stdio.h>
2 #include<sys/types.h>
3 #include<unistd.h>
4 int main()
5 {
6 int x=100;
7 pid_t ret= fork();
8 if(ret==0)
9 {
10 //子进程
11 while(1)
12 {
13 printf("我是子进程，我的pid是:%d,我的父进程是:%d,%d\n",getpid(),getppid(),x);
14 sleep(1);
15 }
16
17 }
18 else if(ret>0)
19 {
20 //父进程
21 while(1)
22 {
23 printf("我是父进程，我的pid是:%d,我的父进程是:%d,%d\n",getpid(),getppid(),x);
24 x=50;
25 sleep(1);
26 }
27 }
28 return 0;
29 }
- 在终端1中修改pro.c文件的内容
[yzq@VM-8-8-centos lesson]$ ./pro
我是父进程，我的pid是:26332,我的父进程是:21231,100
我是子进程，我的pid是:26333,我的父进程是:26332,100
我是父进程，我的pid是:26332,我的父进程是:21231,50
我是子进程，我的pid是:26333,我的父进程是:26332,100
我是父进程，我的pid是:26332,我的父进程是:21231,50
我是子进程，我的pid是:26333,我的父进程是:26332,100
我是父进程，我的pid是:26332,我的父进程是:21231,50
我是子进程，我的pid是:26333,我的父进程是:26332,100
使用./pro执行可执行程序，修改父进程中的x值后，只有父进程的x值被修改，子进程x值不变
说明如果有一个进程把数据改了，并不会影响另一个进程
当有一个执行流尝试修改数据的时候，操作系统自动给当前进程触发：写时拷贝4
3.fork如何理解两个返回值问题
- 当我们函数内部准备执行return的时候，我们的主体功能已经完成
- fork本质上是操作系统提供的一个创建子进程的函数
- 所以当到return时，说明创建子进程已经完成了，return语句，父进程会执行一次，子进程执行一次，共执行两次
