Linux：进程概念

news2025/4/24 11:11:15

1 冯诺依曼体系

2 操作系统(Operator System)

3 如何理解管理

3.1计算机管理硬件

3.2 管理逻辑图

3.3 怎样管理

4 什么是进程？

5 查看进程

5.1 ps ajx显示所有进程信息

5.2 /proc(内存文件系统)

5.2.1 ls /proc/PID

5.2.2 ls /proc/PID -al

5.3 PPID与PID

6 getpid()，getppid()

7 父进程与子进程

7.1子进程的创建（fork）

总结

1 冯诺依曼体系

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

我们所认识的计算机，都是有一个个的硬件组件组成：

输入单元：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 写板等
中央处理器(CPU)：含有运算器和控制器等
输出单元：显示器，打印机等我们常见的计算机，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。

关于冯诺依曼：

这里的存储器指的是内存 不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设(输入或输出设备) 外设(输入或输出设备)要输入或者输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取。一句话，所有设备都只能直接和内存打交道

2 操作系统(Operator System)

操作系统：对下与硬件交互，管理所有的软硬件资源。对上为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境。一句话就是操作系统是管理软硬件的软件。

3 如何理解管理

3.1计算机管理硬件

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

总结就是六个字：先描述，再组织

3.2 管理逻辑图

3.3 怎样管理

操作系统是怎么管理进行进程管理的呢？很简单，先把进程描述起来,再把进程组织起来！

4 什么是进程？

当你写完一个程序的时候，在没运行的时候，代码存在于哪里呢？存在于磁盘中，当程序运行的时候，程序就会被加载到内存之中，此时该程序还不是进程。在一个操作系统中，除了运行你的程序之外，还运行着其他的程序，那么系统中这些程序都是杂乱无章的吗？当CPU处理这些任务的时候考不考虑优先级呢？

运行中程序的管理：先描述再组织

描述过程：操作系统为每一个运行的程序用一个 struct task_struct 结构体来描述运行的程序的属性和信息。

组织过程：可以认为把创建的strcut 用双向链表进行链接。

操作系统中为每一个运行的程序维护一个数据结构，数据结构中应该存放该进程的所有相关的属性和信息。

所以说，进程=磁盘中的代码+内核的数据结构

在Linux操作系统下，我们称它为PCB，Process Control Block,即进程控制模块。

5 查看进程

系统调用

想象一下，如果操作系统完全暴露在用户面前，对于新手用户可能会误触到操作系统内核的数据或者指令，导致出现不可挽回的后果。于是，操作系统为了安全考虑，不会将自己的底层直接交给用户操作，而是将操作系统封装起来，并提供一些特定的接口以供用户使用，这样的由操作系统给用户提供的操作接口，就被称为系统调用。

进程查看

上面我们已经了解到了进程，那么对于系统中的进程我们该怎么查看呢？下面介绍几种查看进程的系统调用指令。

5.1 ps ajx显示所有进程信息

但是，上述命令不利于我们查找自己的进程信息，如下我们编写一个程序名为process，运行之后想要在系统中查看它的进程信息，我们可以使用：

ps ajx | head -1&&ps ajx | grep process来查看它。（head表示显示头栏）

创建的process程序，内容随意。

接下来我们通过 ps ajx | head -1&&ps ajx | grep process 命令查看进程信息

查看进程的时候发现出现了两个进程，其中一条是执行grep命令的进程。要想过滤掉它，我们可以用ps ajx | head -1 && ps ajx | grep Process | grep -v grep。

5.2 /proc(内存文件系统)

进程的信息还可以通过 /proc 系统文件夹查看，如果我们要想查看PID(Process I D)为 2的进程，可以进行如下操作。

5.2.1 ls /proc/PID

那么这个数字2 是什么呢，在上述我们使用 ps ajx 命令时，会发现头栏有PID（Process I D）。即为标识一个进程的重要信息，类似于身份证号的概念，对于系统中的每一个进程，系统都会分配给其一个唯一的PID，/proc就是以这个来查看进程信息的。

例如如下进程的PID 为2121

接下来我们使用/proc/PID 命令进行查看

5.2.2 ls /proc/PID -al

该指令用来查看进程的更多信息，圈出来的红框里的两个信息

cwd:表示当前进程运行的路径

exe:表示可执行文件的路径

5.3 PPID与PID

PID即Process ID，上面讲到了PID是一个进程的标识符，担当着“身份证号”的角色，每一个系统中的进程都有唯一的PID。那么PPID是什么呢？即Parent Process ID,为当前进程的父进程ID。

为什么要有父进程的这个概念：当我们在执行shell脚本的时候，这个动作是由登录的shell(父进程)处理的，有的也叫bash（shell 或者bash 就是命令解释器）, 为了执行指令，父进程bash会创建一个新的子进程用来代替父进程执行命令，子进程是父进程的一个副本，它独立运行，这种方式保证了脚本执行的安全性和隔离性，避免了对父进程状态的影响。后面我们会看到bash.

6 getpid()，getppid()

除了上述的查看一个进程的PID与PPID的方法，系统还提供了一个调用接口

通过系统调用获取进程标示符

getppid()是获取父进程的PID

当我们结束这个程序再次运行的时候，我们发现，每次重新形成一个进程时，系统都会为它分配一个ID，所以第一次的ID是22783，第二次的变成了23883，但是后面的父进程14105为什么不变呢？

7 父进程与子进程

通过上图我们可以看到父进程的PID 14105是不变的，那么后面的~bash是什么呢，前面也有所说，bash是命令解释器，为了执行指令，父进程bash会创建一个新的子进程用来代替父进程执行命令，子进程是父进程的一个副本，它独立运行，这种方式保证了脚本执行的安全性和隔离性，避免了对父进程状态的影响

7.1子进程的创建（fork）

在上面我们已经了解到了进程的形成过程，以及怎么查看进程相关的信息和属性，,且我们知道了父进程和子进程，那么我们该如何自己创建一个子进程呢？操作系统已经为用户提供了一个系统调用接口来创建子进程：fork()

✪认识fork

✍fork()返回值

fork()创建一个子进程的时候会把该进程的PID传给父进程，而把0传给该子进程，若创建子进程失败会把-1传给父进程，接下来我们用一个例子来进行说明。

运行结果：

我是父进程：pid:3058,ppid :14105,id 3059

我是子进程：pid :3059,ppid :3058,id 0

解释一下：前面也说过fork()是一个创建子进程的函数，当我们创建一个子进程的时候。

我是子进程：pid :3059,ppid :3058,id 0，子进程的pid会传给父进程：我是父进程：pid:3058,ppid :14105,id 3059。所以父进程的id 为3059，且子进程的ppid为3058，而父进程pid为3058，说明其为父子进程关系。而ppid 14105的这个进程不是别的，是bash.