Linux --OS和PCB
目录
认识冯诺依曼系统
操作系统概念与定位
1.概念
2.设计OS的目的
3.OS的核心功能
4.系统调⽤和库函数概念
深⼊理解进程概念，了解PCB
1.基本概念与基本操作
2.描述进程-PCB
基本概念
task_ struct 的内容分类
认识冯诺依曼系统
在计算机中小到个人的笔记本，大到企业的服务器，大多都遵从冯诺依曼体系结构。
为什么大多数的计算机都要遵从这套体系呢，这是因为cpu在数据层面，不会和外设直接打交道，而是通过这里的储存器也就是内存，进行交换。当程序运行时首先会加载到内存中，由内存和cpu进行交互。那么为什么要有内存，内存其实是cpu和外设间的一个巨大缓存，外设如果和cpu直接进行交互，cpu的传输速率很快，但是外设的传输速率很慢，那么这个计算机的传输速率就会很慢，就像木桶定律一样，一只水桶能装多少水取决于它最短的那块木板，所以内存就诞生了，能够使程序提前加载到内存中，在需要运行程序时会直接与cpu交互，且速率并不会太慢，这是一个伟大的发明，使一般计算机能够拥有不错的效率，促进了计算机的发展。
下面利用qq收发数据时来理解冯诺依曼
操作系统概念与定位
1.概念
2.设计OS的目的
3.OS的核心功能
4.系统调⽤和库函数概念
在计算机中用户并不能直接去和硬件交互，而是需要通过系统调用来交互，因为不是每个用户都深入了解底层硬件的，使用系统调用的方法能够极大保证安全的运行环境。
深⼊理解进程概念，了解PCB
1.基本概念与基本操作
2.描述进程-PCB
基本概念
task_ struct 的内容分类
进程属性
1.查看进程
2.通过系统调用来获取进程标识符
在进程信息中我们可以看到每个进程都有自己的Pid和ppid，ps是通过一些系统调用遍历/proc文件夹来获取的，那么这两个标识符我们自己也可以通过系统调用来获取。
进程pid我们可以使用getpid()来获取，父进程id可以用getppid()来获取，这两个函数存在于sys/types.h头文件中。
#include<iostream>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>using namespace std;int main()
{while(1){cout<<"pid :"<<getpid()<<endl;cout<<"ppid :"<<getppid()<<endl;sleep(1);}return 0;
}
这是一个进程id获取的代码，运行起来可以发现获取的的id和pid确实一致
我们在/proc文件夹找到对应进程信息能够看到exe和cwd
那么这两个属性是什么呢，cwd为current work dir即当前工作目录，exe为当前可执行程序所在的路径。创建一个可执行程序或者是在当前路径下创建的吗？其实是在当前的工作目录下创建的，我们可以用chdir来改变这个路径，这里用创建一个txt文件来展示
int main()
{chdir("./mydir");FILE* fp=fopen("log.txt","w");if(fp == NULL){}while(1){cout<<"pid :"<<getpid()<<endl;cout<<"ppid :"<<getppid()<<endl;sleep(1);}return 0;
}
可以看到目前的cwd更改了，而且log.txt也创建在更改的cwd目录下了
3.通过系统调用创建进程--fork
如果我们想要在代码中创建一个进程，那么就需要使用fork系统调用，fork的有分流的意思，即本来是一个进程，fork后就变成了一个父进程和子进程，通过man可以得知fork的返回值有两个，父进程返回子进程的Pid，子进程返回0，这是因为父进程和子进程是一比n的关系，因为一个父进程可以用于多个子进程，但是子进程的父进程是唯一的。
int main()
{pid_t id = fork();if(id > 0){while(1){cout<<"我是父进程 pid :"<<getpid()<<" ppid :"<<getppid()<<" id :"<<id<<endl;sleep(1);}}else if(id == 0){while(1){cout<<"我是子进程 pid :"<<getpid()<<" ppid :"<<getppid()<<" id :"<<id<<endl;sleep(1);}}return 0;
}
可以看出父进程对应的id确实就是子进程的Pid，而子进程的id为0，他的父进程正是16918，这两个循环其实是在同时运行的，fork以后进程一分为二，这两个进程共享代码(采⽤写时拷⻉)，但是数据是独立的，所以各自拥有各自的id值，也就能够同时进入这两个循环，而不是一会id大于0一会id等于0。所以进程之间有很强的独立性，多个进程直接运行时互不影响，这里可以用一个例子来说明他们的数据独立且互不影响。
int globl=0;int main()
{pid_t id = fork();if(id > 0){while(1){cout<<"我是父进程 pid :"<<getpid()<<" ppid :"<<getppid()<<" globl :"<<globl<<endl;sleep(1);}}else if(id == 0){globl++;while(1){cout<<"我是子进程 pid :"<<getpid()<<" ppid :"<<getppid()<<" globl :"<<globl<<endl;sleep(1);}}return 0;
}
这里增加了一个全局变量来说明，如果父子进程确实数据独立，那么他们的globl的值应该就是不一样的，运行代码可以看出确实如此。
这里结合系统调用再说明一下为什么fork以后会出现两个id返回值，这是为了数据的独立性，在fork的过程中，先会将父进程的PCB拷贝给子进程，然后子进程再调整新的属性，将新的PCB连接到进程列表中，此时子进程就已经创建了而不是返回id以后才会创建，所以此时父子进程数据已经独立了，返回的时候根据PCB的属性返回不同的id。