【Linux】进程（1）

大家好，我是苏貝，本篇博客带大家了解Linux进程（1），如果你觉得我写的还不错的话，可以给我一个赞👍吗，感谢❤️

1. 冯诺依曼体系结构
2.操作系统（Operator System / OS）
- 2.1 概念
- 2.2 设计OS的目的
3.进程
- 3.1描述进程-PCB
- 3.2 进程启动
- - （A）．./XXXX，意思是运行我们自己写的可执行程序，本质就是让系统创建进程并运行
  - （B）每个进程都有自己的唯一标识符，叫做进程pid
  - （C）如何知道进程的pid
  - （D）CTRL+C终止进程，kill -9 pid直接杀掉进程
- 3.3 进程创建的代码方式
- 3.4 创建子进程的目的：执行与父进程不同的代码
- 3.5 查看进程（用/proc）

1. 冯诺依曼体系结构

我们常见的计算机，如笔记本，我们不常见的计算机，如服务器，大部分都遵守冯诺依曼体系。
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截至目前，我们所认识的计算机，都是有一个个的硬件组件组成：
1.输入设备：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 写板，网卡，磁盘等
2.存储器：内存
3.中央处理器(CPU)：含有运算器和控制器等
4.输出设备：显示器，打印机，网卡，磁盘等

数据是要在计算机的体系结构中进行流动的，流动过程中，进行数据的加工处理。从一个设备到另一个设备，本质是一种拷贝。数据设备间的拷贝的效率，决定了计算机的基本效率

我们看数据信号，为什么冯诺依曼体系需要存储器（内存）呢？只要输入设备，CPU和输出设备不就够了吗？反正输入设备传入的数据都是要通过CPU来计算的

理由之一：
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从上图我们可以看出，距离CPU越近，效率越高，成本越高。所以，如果没有存储器（内存），那么一台电脑的成本就高，而高成本的东西是不利于广泛传播和使用的，所以内存的存在还是非常有必要的

在硬件数据流动角度，在数据层面：
1.CPU不和外设直接打交道，CPU只和内存打交道
2.外设（输入和输出）的数据，不是直接给CPU的，而是先要放在内存中

程序=代码+数据
冯诺依曼体系结构规定，运行程序时，一定要将程序先加载到内存中。那程序没有被运行时在哪里？磁盘

2.操作系统（Operator System / OS）

2.1 概念

操作系统是一款进行软硬件资源管理的软件
广义的认识：操作系统的内核+操作系统的外壳周边程序（给用户提供使用操作系统的方式）
狭义的认识：操作系统的内核

2.2 设计OS的目的

对软硬件资源进行管理（手段）
为用户提供一个良好（稳定，安全，高效）的运行环境（目的）
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用户要访问操作系统，必须使用系统调用的方式来访问

计算机管理硬件：先描述，再组织

描述起来，用struct结构体
组织起来，用链表或其他高效的数据结构

系统调用和库函数概念：
1.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。
2.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。

3.进程

3.1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），PCB是统称，Linux操作系统下的PCB是: task_struct（具体的称呼）
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进程=PCB+程序的代码和数据
在Linux下，进程=内核数据结构task_struct+程序的代码和数据
task_struct指向内存中对应的代码和数据

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理解一个概念：如何理解进程的动态运行？
只要我们的进程的task_struct将来在不同的队列中，进程就可以访问不同的资源

3.2 进程启动

（A）．./XXXX，意思是运行我们自己写的可执行程序，本质就是让系统创建进程并运行

先写myprocess.c和makefile
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再运行可执行程序myprocess，就是让系统创建myprocess进程并运行。
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我们自己写的代码形成的可执行文件=系统命令。在Linux中运行的大部分执行操作，本质都是运行进程

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（B）每个进程都有自己的唯一标识符，叫做进程pid

我们用下面的命令来显示所有的进程，其中，ps：当前系统中所对应的进程；a：all，所有；xj：显示系统的详细信息
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我们可以看到，此时系统中存在许多进程，我们如何只显示myprocess进程呢？

我们先修改一下myprocess.c的内容，让他一直循环下去
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再启动myprocess进程：./myprocess

再打开另一个窗口，执行下面命令。grep的功能：在文件中搜索字符串，将找到的行打印出来，所以我们找到了该进程。

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第一行是我们所找的myprocess进程，第二行是我们使用grep命令所运行的进程，记得吗，我们前面讲的，在Linux中运行的大部分执行操作，本质都是运行进程。

好的，那么只看第一行，这些列都是什么意思呢？为了查看每列的名称，我们使用下面的命令
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于是我们看见第二列就是我们进程的唯一标识符pid，我们如何同时显示列名和进程各列的值呢？将2个命令用&&连接，表示2个命令都要执行
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如何让grep进程不显示出来呢？用grep -v，反向选择，选出没有grep的行

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（C）如何知道进程的pid

使用函数getpid()
先来了解一下getpid函数，用man getpid
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我们发现和getpid函数一起出现的还有getppid函数
调用getpid和getppid函数需要引用头文件<sys/types.h>和<unistd.h>，两个函数的返回值都是pid_t类型，其实也就是int类型。不需要传参。getpid函数返回进程的id，getppid返回父进程的id。下面再介绍父进程，先来使用两个函数

修改myprocess.c文件
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再来显示进程的全部信息

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（D）CTRL+C终止进程，kill -9 pid直接杀掉进程

CTRL+C都知道，我们来试一试kill -9 pid来杀掉进程

先知道如何一直显示进程，用下面命令，表示每隔1秒，显示myprocess进程的信息
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启动进程./myprocess
用上面命令每隔1秒显示myprocess进程的信息，找到pid
kill -9 pid杀掉进程

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结果：
在使用kill命令前，一直存在myprocess进程，用了kill后，myprocess进程不存在了

3.3 进程创建的代码方式

上面我们讲过如何得到pid（getpid）和ppid（getppid），现在我们再来看看它们的关系

我们来启动进程3次，发现每次的pid都不同，这是正常的，但ppid都相同，即父进程都是同一个

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那pid为2544的是谁呢？bash（不同电脑的bash的pid可能不同）
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上面的myprocess进程的父进程是bash，我们是否可以以myprocess为父进程，创建一个子进程？可以的，使用fork()函数

fork()函数，功能：创建一个子进程。头文件：<unistd.h>，返回值pid_t，即int。

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fork之后，父子代码共享

展示一下：先将myprocess.c修改一下。fork()函数之后，如果父子代码共享，那么会打印2次”hello world”
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确实会打印2次”hello world”，再查看myprocess进程的情况，发现一开始确实只有1个进程，后来有2个进程，等到程序运行完成，又没有进程了。
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再看有2个进程时它们的pid和ppid，发现pid为6074的进程的父进程的pid是6060。所以fork()函数确实是以myprocess为父进程，创建一个子进程
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问题：创建一个进程，本质是系统中多一个进程，就是多一个1.task_struct 2.自己的代码和数据
可子进程只有task_struct，代码和数据是哪来的呢？
父进程的代码和数据是从磁盘加载过来的，子进程的代码默认继承父进程的代码，数据我们后面会学：如果子进程没有写入，那父子进程的数据也是共享的，如果父子进程中有一个要对数据进行写入，那么会发生写时拷贝，数据就不共享了