【操作系统】进程 + 环境变量

前言

操作系统(Operator System)：管理软硬件的软件

计算机管理硬件

1. 描述起来，用struct结构体
2. 组织起来，用链表或其他高效的数据结构

系统调用和库函数概念

1. OS不相信任何用户，不让用户访问系统，所以提供系统调用，保证系统安全性，任何访问OS的行为，只能通过系统调用

2. 在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自己的部分接口，供上层开发使用，这部分由操作系统提供的接口，叫做系统调用。

3. 可以对部分系统调用进行适度封装，从而形成库，有了库，就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。

进程

课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等
内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体

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
Linux操作系统下的PCB是: task_struct

所有运行在系统里的进程都以task_struct链表的形式存在内核里。

/proc目录

在 Linux 系统中，/proc 目录是一个特殊的伪文件系统，它不是真正存储在磁盘上的文件，而是用于反映系统当前运行状态和进程相关信息，提供了一个用户空间访问内核数据的接口。

1. 进程相关目录： PID（进程标识符）
2. 系统信息文件：version（显示当前运行的 Linux 内核的版本信息）
3. 等等

系统调用获取进程PID

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

系统调用创建进程-fork

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){ //childprintf("I am child : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);}else{ //fatherprintf("I am father : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);}sleep(1);return 0;
}

进程状态

1. R运行状态（running）: 进程要么是在运行中要么在运行队列里。
2. S睡眠状态（sleeping): 意味着进程在等待事件完成
3. D磁盘休眠状态（Disk sleep）：这个状态的进程通常会等待IO的结束。
4. 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）：这个状态只是一个返回状态

进程状态查看

ps aux / ps axj 命令

Z(zombie)-僵尸进程

1. 当进程退出并且父进程（使用wait()系统调用,后面讲）没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程。
2. 僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。
   所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入Z状态

僵尸进程危害

1. 维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说，Z状态一直不退出，PCB一直都要维护
2. 造成内存资源的浪费

孤儿进程

1. 父进程先退出，子进程就称之为“孤儿进程”，父进程无法回收
2. 孤儿进程被1号init进程领养，init进程回收

进程优先级

cpu资源分配的先后顺序，就是指进程的优先权

UID : 代表执行者的身份
PID : 代表这个进程的代号
PPID ：代表这个进程是由哪个进程发展衍生而来的，亦即父进程的代号
PRI ：代表这个进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行
NI ：代表这个进程的nice值：表示进程可被执行的优先级的修正数值

PRI值越小越快被执行，那么加入nice值后，将会使得PRI变为：PRI(new)=PRI(old)+nice
当nice值为负值的时候，那么该程序将会优先级值将变小，即其优先级会变高
nice其取值范围是-20至19，
用top命令更改已存在进程的nice：
进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值

并行，并发

并行: 多个进程在多个CPU下分别，同时进行运行，这称之为并行
并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发

环境变量

在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数

在编写C/C++代码的时候，在链接的时候，从来不知道我们的所链接的动态静态库在哪里，但
是照样可以链接成功，生成可执行程序，原因就是有相关环境变量帮助编译器进行查找

常见环境变量

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

环境变量相关的命令

echo $NAME //NAME:你的环境变量名称，查看某环境变量

1. echo: 显示某个环境变量值
2. export: 设置一个新的环境变量 # 如：export MYENV=“hello world”
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

环境变量的组织方式

每个程序都会收到一张环境表，环境表是一个字符指针数组，每个指针指向一个以’\0’结尾的环境字符串

通过代码获取环境变量

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{int i = 0;for(; env[i]; i++){printf("%s\n", env[i]);
}return 0;
}

environ全局变量（由系统提供），类型为 char **，本质是一个字符串数组，每个元素都是形如 KEY=VALUE 的环境变量

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

#include <stdio.h>
int main(int argc, char *argv[])
{extern char **environ;int i = 0;for(; environ[i]; i++){printf("%s\n", environ[i]);
}return 0;
}

系统调用获取或设置环境变量

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{printf("%s\n", getenv("PATH"));return 0;
}

环境变量通常具有全局属性，可以被子进程继承下去