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什么是进程

进程 = 程序运行的过程，系统进行资源管理和调度的独立单位。

程序由两部分组成：

• 静态区：
  • 代码段：保存了代码。
  • 数据段：保存全局变量等数据。
• 动态区：
  • 堆区：保存程序动态申请的空间。
  • 栈区：保存程序自动分配的内存。

但是单靠我们程序无法完成两件事：

• 多个程序同时运行（并发）。
• 单个程序同时多次运行。

所以需要操作系统来帮助程序运行。

同一程序如何并发？

对于同一程序的两个运行进程，程序代码都是一样的，CPU如何知道哪个进程对应哪块物理地址呢？

• 由于程序一样，所以参数都是一样的（比如va），通过同一映射 F(va) 得到的结果也是一样的，那就区分不了了。
• 如果还有一个唯一的参数，那就能确定了。这个唯一的参数就是进程号PID。
• 所以需要两个参数 F(va, z1), F(va, z2)，这样就能映射出两个不同的物理地址了。
• CPU传出虚拟地址，经过协处理器处理参数再交由MMU，MMU接收两个参数后就转化为了物理地址。
  • C13是协处理器，操作系统会用汇编更新协处理器的参数值来达到进程切换的目的，这就是进程的调度。

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Linux进程常用命令

ps		# 只展示前台进程
ps aux	# 展示所有进程
pstree 	# Linux进程树
ps -ef	# 显示父进程 PPID

PID = 1的进程是进程树的根节点，称为 祖先进程。

top 	# 动态显示所有进程

proc目录

保存了Linux系统中所有的 进程号PID，打开一个进程号目录就能看到里面的PCB信息。

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PCB进程控制块

当CPU时间片到了，CPU会切换进程。CPU如何知道到手的任务数据存在哪、指令又执行到那一步了呢？于是操作系统给每个进程加上了一个数据结构：PCB（进程控制块），这个块里面涵盖了CPU所需的各种信息，以帮助CPU保存和恢复状态。

PCB包含的信息

• PID
• 进程控制管理信息：代码段与数据段地址等。
• 资源清单：I/O，内存等资源。
• 进程调度信息
• 处理机状态：寄存器值。

两个进程间的关系

• 由同一内核连接了不同的独立进程。
  
  由两个毫不相干的进程通过内核通信。

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进程编程

• printf()的输出暂存在缓冲区，在遇见换行符的时候才立即打印。
• fork() 函数复制一个当前进程的子进程，所有东西都一摸一样，所以连缓存区也原封不动的复制了一份，所以父子进程缓存区里都有这句话，所以打印两遍。

exec() 替换函数

exec 是一个用于执行程序的系统调用族，在操作系统（如 Linux 和 UNIX）中非常重要。它的功能是用一个新程序替换当前进程的执行内容，但不创建新的进程。也就是说，调用 exec 后，当前进程的代码和数据被新程序替换，但是该进程的 PID（进程ID） 和其他属性保持不变。

int execl(const char *path, const char *arg0, ..., NULL);

• path: 要执行的程序的路径。
• arg0, …, NULL: 传递给新程序的参数列表，必须以 NULL 结尾。
• 参数以单独的形式列出，通常第一个参数是程序名，后续参数是该程序的命令行参数。

在调用成功后，整个 静态区（代码区与数据区） 的所有后续代码都不会执行了，因为整个进程代码区被替换为了*path这个文件，数据区也不复存在了。

子进程的运行过程