《Linux从0到99》五 进程概念 上
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了《Linux从0到99》五 进程概念 上相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
进程概念 上
1. 冯·诺依曼体系结构
- 中央处理器（cpu）：进行算术运算&逻辑运算，含有运算器和控制器等。
- 存储器：内存，用来存储数据。
- 输入设备：常见的输入设备有鼠标，键盘，扫描仪，写板等。
- 输出设备：常见的输出设备有显示器，打印机等。
// 网卡由输入设备和输出设备共同组成。
注意：
- 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。
冯诺依曼的两个重要思想：
- 所有的数据采用二进制存储。（契合电路的特性：高低电平）
- 数据都保存在存储器中。（内存当中）
2. 操作系统
01 概念
任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(Operator System，简称OS)。简单的理解，操作系统包括：
- 内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
- 其他程序（如函数库， shell程序等）
02 设计OS的目的
- 方便的管理电脑资源，和电脑硬件进行交互
- 为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境
03 OS的定位
在整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位是： 一款纯正的“搞管理”的软件。
04 对OS所谓管理的理解
管理：真正的管理，具有强大的领导能力，能够具有决定权，可以区分决策和执行。
在操作系统中：
被管理者：底层硬件以及大部分软件。
管理员：操作系统。
- 系统接口：操作系统为程序员提供的函数，功能比较基础，对用户的要求相对也比较高
- 库函数：行业内大佬，将系统调用函数再次封装，提供出来的函数，称之为库函数。
3. 进程
01 基本概念
- 从用户角度：进程就是一个正在运行中的程序。
- 操作系统角度：操作系统运行一个程序，需要描述这个程序的运行过程，这个描述通过一个结构体task_struct{}来描述，统称为PCB，因此对操作系统来说进程就是PCB(process control block)程序控制块。进程担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。
LINUX下进程的结构：
Linux中的进程包含3个段，分别为“数据段”、“代码段”和“堆栈段”。
- “数据段” 存放全局变量、常数以及动态数据分配的数据空间。数据段分成普通数据段（包括可读可写/只读数据段，存放静态初始化的全局变量或常量）、BSS数据段（存放未初始化的全局变量）以及堆（存放动态分配的数据）。
- “代码段” 存放的是程序代码的数据。
- “堆栈段” 存放的是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量等。
程序和进程的区别：
- 程序本质上就是一个文件，是静态的，存储在磁盘当中。
- 进程就是程序跑起来后生成的一个实例，是动态的，由操作系统进行管理。
02 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）， Linux操作系统下的PCB是: task_struct
1）task_struct-PCB的一种
- 在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。
t- ask_struct是Linux内核的一种数据结构，它会被装载到RAM(内存)里并且包含着进程的信息。
2）task_ struct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。
- 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
03 查看进程
-
通过proc文件系统查看
命令：ls /proc/
-
通过ps查看
命令：ps aux
可以通过
ps aux | grep [名字]查找对应的进程
04 通过系统调用获得进程标识符
- 进程ID：PID
- 父进程ID：PPID
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
printf("pid: %d\\n", getpid());
printf("ppid: %d\\n", getppid());
return 0;
}
05 通过系统调用创建进程-fork
fork函数：
函数形式：pid_t fork()
头文件：#include <sys/types.h>
功能： 创建一个子进程
参数： 没有参数
返回值：创建是失败返回-1，创建成功返回俩个值，子进程中返回0，父进程中返回大于0的值（子进程的PID）。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int ret = fork();
printf("hello proc : %d!, ret: %d\\n", getpid(), ret);
sleep(1);
return 0;
}
fork 之后通常要用 if 进行分流
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
int ret = fork();
if(ret < 0)
{
perror("fork");
return 1;
}
else if(ret == 0)
{ //child
printf("I am child : %d!, ret: %d\\n", getpid(), ret);
}
else
{ //father
printf("I am father : %d!, ret: %d\\n", getpid(), ret);
}
sleep(1);
return 0;
}
06 进程状态
下面的状态在kernel源代码里定义：
/*
* The task state array is a strange "bitmap" of
* reasons to sleep. Thus "running" is zero, and
* you can test for combinations of others with
* simple bit tests.
*/
static const char * const task_state_array[] = {
"R (running)", /* 0 */
"S (sleeping)", /* 1 */
"D (disk sleep)", /* 2 */
"T (stopped)", /* 4 */
"t (tracing stop)", /* 8 */
"X (dead)", /* 16 */
"Z (zombie)", /* 32 */
};
1）R运行状态（running）
R运行状态（running）: 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。
2）S睡眠状态（sleeping)
S睡眠状态（sleeping): 意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠（interruptible sleep)）。
3）D磁盘休眠状态（Disk sleep）
D磁盘休眠状态（Disk sleep）：有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。
4）T停止状态（stopped）
T停止状态（stopped）： 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
5）X死亡状态（dead）
X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态
6）t跟踪状态
t跟踪状态：当进程被gdb调试的时候，会产生t状态。
7）Z僵尸状态
Z僵尸状态：子进程先于父进程退出，父进程来不及回收子进程的资源，导致子进程变成僵尸进程，处于僵尸状态。
07 进程状态查看
命令：ps aux /ps axj
- ps aux 查看操作系统中所有的进程信息。
- ps axj 可以查看操作系统中子进程的父进程ID。
08 进程状态转换
以上就是这篇文章的所有内容啦，感谢老铁有耐心看完。有啥错误请多多指正哈！码字不易，希望大佬们点个赞
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