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Linux进程（2）

news 2025/9/25 15:12:24

上篇，我们已经了解了关于进程的一部分知识了，那么我们现在继续来学习进程。

上篇，我们已经了解了并发的概念，现在我们来进一步理解它：

一、并发的定义

多个进程在一个CPU下通过进程切换的方式，在一段时间内让多个进程都得以推进，称为并发。
进程切换基于时间片轮转的调度算法，通过时间片来控制进程在CPU上的执行时长。

二、进程上下文与CPU寄存器的关系

我们来想想：为什么函数返回值，会被外部拿到呢？

实质上它是通过CPU寄存器

eg:

return a -> mov eax 10

- 通用寄存器：如 eax 、 ebx 、 ecx 、 edx 等
- 栈帧相关寄存器： ebp （基址指针）、 esp （栈指针）。
- 状态寄存器：如 status ，记录进程的运行状态。
- 程序计数器（eip/pc）：记录当前进程正在执行指令的下一行指令的地址，系统通过它得知进程当前执行到哪行代码。
寄存器很多，它们扮演的是什么角色？

这些寄存器的作用是将高频数据放入其中以提高效率，
怎么提高效率？
因为它们保存的是与进程相关的数据，可被进程访问或修改。
因此，我们得出来结论：
CPU寄存器中保存的是进程的临时数据（即进程的上下文）

三、进程切换时的上下文操作

进程在从CPU上离开（被切换）时，需要：

1. 保存上下文：将CPU寄存器中自己的上下文数据保存好（比如存入 task_struct 结构体的 struct reg_info 中，该结构体包含 eax 、 ebc 、 eip 等寄存器信息）。
2. 恢复上下文：后续再次获得CPU执行权时，恢复之前保存的上下文数据，从而继续执行。
保存上下文的目的是为了未来能恢复进程的执行状态。

环境变量：

我们接下来以下面的流程讲解环境变量：
见见环境变量？
什么是环境变量？
环境变量的原理是什么？
环境变量有什么作用？

什么是环境变量：

环境变量是操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数
eg:我们C/C++中链接的时候，并不知道动静态库的在哪，而程序一样可以运行，这就是环境变量提供的帮助。
环境变量是系统提供的一组name=value形式变量，不同的环境变量，有不同的用户，而且它通常具有全局属性。

见见环境变量

PATH : 指定命令的搜索路径
HOME : 指定用户的主工作目录(即用户登陆到Linux系统中时,默认的目录)
SHELL : 当前Shell,它的值通常是/bin/bash。
USER：当前主机的用户

查看环境变量：

echo $NAME //NAME:你的环境变量名称

区别平时指令与可执行程序：

对比./test执行和之间test执行

我们发现我们自己写的程序得./test才能打印出来内容，test不能打印出来内容。
那么，又会有疑惑了，为什么有些指令（eg：ls,ll,pwd等等）可以直接执行，不需要带路径，而我们的二进制程序需要带路径才能执行？
这就与我们的环境变量有关：
现在将我们的程序所在路径加入环境变量PATH当中, export PATH=$PATH:test程序所在路径。
ps：如果不确定的话，可以采用pwd,查看你当前所在的绝对路径！！

观察root与用户之间的HOME差异：

其中：两者之间cd ~也是不一样的。这也是环境变量的差异形成的。

常见的环境变量的指令：
1. echo: 显示某个环境变量值
2. export: 设置一个新的环境变量
3. env: 显示所有环境变量
4. unset: 清除环境变量
5. set: 显示本地定义的shell变量和环境变量

环境变量在内核当中的管理方式：

也是有一直环境变量表，里面存的就是各个路径。
每个程序都会收到一张环境变量表，那么，存在多个程序的话，一定会存在多张环境变量表，那么多张表，我们要不要管理起来？肯定要，怎么管理呀？
这就用到了我们上篇说到的：先描述，再组织（这个思想我们经常会使用）

通过代码获取环境变量：

yum install -y links
是一款文本模式的网页浏览器，可以在没有图形界面的终端环境中浏览网页

首先，我们得补充的点是，main函数也是有参数的，

int main(int argc, char *argv[], char *env[])
第一个是命令行参数个数
第二个是字符串函数指针数组，存储的是每个命令行参数的具体内容，
第三个是环境变量表。

现在我们来看看argv[]里面：
通过上面的打印内容，我们可以知道，我们平常输入的指令：ls -l -a
底层也是通过argv来传的，后面我们再来模拟实现。

我们来看一下关于环境变量表：
通过内部来获取：
通过外部来获取
执行打印出来的是环境变量表的内容。
ps:libc中定义的全局变量environ指向环境变量表,environ没有包含在任何头文件中,所以在使用时要用extern声明。

通过系统调用获取或设置环境变量

getenv/putenv(设置或修改环境变量的函数：到实现Shell的时候再用)

证明环境变量是具有全局属性：

环境变量里没有，而当我们添加进去后：

说明：环境变量是可以被子进程继承下去的。

- 我们运行的进程都是bash的子进程，bash启动时会从系统配置文件（如 /etc/profile 、 ~/.bashrc ）读取环境变量，子进程会继承父进程（bash）的环境变量。
- 验证方法：可在bash中设置环境变量后，启动一个子进程（如运行C程序），在程序中打印 env[] 或用 getenv() 查看，确认变量是否被继承。

我们来认识一下两批命令：

1.常规命令：通过创建子进程完成的
- 文件操作类： ls （列出文件）、 cp （复制文件）、 mv （移动/重命名文件）、 rm （删除文件）、 find （查找文件）、 grep （文本搜索）。
- 系统信息类： top （查看进程资源）、 ps （查看进程）、 df （查看磁盘空间）、 free （查看内存）、 uname （查看系统信息）。
- 网络工具类： ping （网络连通性测试）、 curl （HTTP请求）、 wget （下载文件）、 ifconfig （查看网络接口）。
- 编程工具类： gcc （编译C程序）、 python （执行Python脚本）、 java （运行Java程序）。
- 包管理类： yum （RHEL/CentOS包管理）、 apt （Debian/Ubuntu包管理）、 pip （Python包管理）。

2.内键命令：bash不创建子进程，而是由自己亲自执行，类似于bash调用了自己写的或者系统提供的函数。
环境变量与Shell配置类： export （设置环境变量）、 unset （删除变量）、 source （加载配置文件）、 alias （设置命令别名）。
- 目录操作类： cd （切换目录）、 pwd （显示当前路径）。
- Shell控制类： exit （退出Shell）、 exec （替换当前Shell进程）、 set （设置Shell选项）、 shopt （调整Shell行为）。
- 流程控制类： if 、 for 、 while 、 case （Shell脚本中的流程控制结构）、 alias （定义命令别名）。
- 其他常用类： echo （输出内容）、 test （条件测试）、 type （判断命令类型）、 read （读取用户输入）。