【Linux仓库】进程概念与基本操作【进程·贰】

🌟 各位看官好，我是！

🌍 Linux == Linux is not Unix ！

🚀 今天来学习Linux中进程概念与基本操作。

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目录

粗略理解进程

进程概念

进程操作

查看进程

/proc系统文件夹查看

ps工具获取 

fork创建进程 

fork返回值

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粗略理解进程

我们说过在C/C++中可执行程序需要加载到内存当中，交给CPU进行执行。那么进程是指什么呢？

输出结论：进程 = 内核数据结构（PCB ...）+  代码和数据。

在下图中，可执行程序加载到内存，此时操作系统会分配一个PCB指向加载的代码和数据，将PCB+代码和数据称为一个进程（实际上是内核数据结构，但虚拟地址空间、页表需后面学习）。

struct PCB
{//包含进程的所有的属性信息代码地址数据地址int pidstruct PCB *next; //实际是双链表进行连接
};

 

那么可以有多个程序加载到内存中吗？肯定可以。

势必意味着存在多个进程，那么操作系统要不要管理这些大量的进程呢？该如何管理这些进程呢？

先描述，再组织！！！

因此操作系统对进程的管理，就转成对链表的增删查改操作！

扩展：

• 每一个进程会以双链表的形式进行链接
• 这里的运行队列（runqueue）会链接该进程链表，执行进程
• 由于有多个进程，那么每一个进程就都要排队。因此进程排队，本质是让PCB结点进行排队。

 

进程概念

•  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。
•  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。
•  ...

代码和数据加载到内存，操作系统创建一个PCB指向加载的代码和数据，将内核数据结构（PCB）+ 代码和数据 称为进程，这个进程需要被执行。而进程的执行会牵扯到进程状态、进程优先级、进程切换的问题，我们在后续章节一一展开。（这里浅浅认识下）

按照我们的理解一个进程不应该执行完再执行下一个进程吗？

而我们日常打开浏览器，wps，微信时，它们却能同时存在，这说明进程被执行的时候，并不是把这个进程执行完再下一个，而是要做切换、调度的！！！

但我由进程1切换到进程2时，后面我又要执行进程1时，就要重新执行，这显然不是我们所期望的。因此，在CPU中有一套寄存器(上下文数据)，它会记录当时进程执行到的代码和数据，下一次轮到该进程被执行时，只需要做硬件上下文的保存和恢复，而不需要重新执行该进程！！！

CPU中有一个IR用来获取代码和数据，它通过PC（程序计数器）所指向的代码进行获取。

 

 寄存器里的内容： 

进程操作

查看进程

既然每一个进程都有自己的标示符，那么系统是否提供接口供我们查看进程所在标示符呢？

getpid用来获取当前进程的标示符，它是由操作系统提供的系统调用。

/proc系统文件夹查看

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main()
{while(1){printf("pid: %d\n", getpid());}return 0;
}

 

那么id为250128的进程里面的内容有什么呢？

  

可以看到进程里面的exe和cwd是什么呢？

exe不就是我们的可执行程序吗？这说明进程会记录自己对应的磁盘二进制可执行文件！

cwd为进程启动的时候，默认工作路径是自己可执行程序所处的路径，指向当前进程的工作路径。

而我们之前使用fopen库函数时，是在当前路径下进行打开。那么什么叫做当前路径呢？

  

ps工具获取 

  

在上图中的PPID又是什么呢？它是当前进程的父进程，那么操作系统又是否提供了查看父进程标示符的系统调用呢？

getppid用来查看父进程的标示符

这里的bash不就是当时王婆婚介所的王婆吗？她通过派出自己婚介所的人员进行执行。

 

fork创建进程 

Linux系统，增多进程，是通过父进程创建子进程的方式，让Linux系统中的进程变多的!!!

那么该如何创建子进程呢？

fork是由操作系统所提供的系统调用，用来创建子进程

fork返回值 

可以看到fork是有返回值的，那么它的返回值是用来做啥的呢？如下所示 

 

• 问题1:返回值为什么是这样的?成功创建，父进程返回子进程pid,子进程返回0
• 问题2:一个函数怎么会有两个返回值?
• 问题3：在我们的印象当中，一个变量不应该只有一个返回值吗？为什么这里一个变量可以返回一个大于0，又能返回等于0？需要学虚拟地址空间才能解惑，先晾在一边。

解惑问题1：

父进程创建子进程可以是1：n的关系，而父进程只能有1个，但子进程可以有多个。

因此父：子 = 1：n的关系。

而子进程要找到父进程的方式很容易，因为它是唯一的。但是父进程要找到子进程是不容易的，它需要拿到子进程的pid。

解惑问题2：

证明确实有两个返回值：

为什么有两个返回值：

在fork的内部在返回值之前就创建了子进程，此时父子分别执行不同的代码区域，从而实现让父子执行不同的任务!即父子可以返回各自有返回值，这是可以理解的。

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