Linux初识进程

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进程的基本概念

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。
当前：进程=内核数据结构(task_struct)+⾃⼰的程序代码和数据

描述进程-PCB

写在前面：先描述再组织，是所有管理任务的核心。而操作系统管理进程的方式就是利用PCB对进程进行描述。

• 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
• 在Linux 中描述进程的结构体叫做task_struct
• task_struct 是Linux 内核的⼀种数据结构类型，它会被装载到RAM(内存)⾥并且包含着进程的信息。

task_ struct

在任何操作系统中都存在PCB，而在Linux系统下，将PCB具体称为task_ struct，其包括以下内容：

• 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。

查看进程

查看进程的两种方式：

• 通过ps指令查询进程

ps ajx | grep processname

• 可以使用分号或者&&连接两条语句，同时执行.

• grep 带-v选项，不搜索本身

• 通过/proc目录查看进程

ls /proc 

• cwd表示当前当前的工作目录
• exe表示进程对应的可执行文件的目录

3. 杀死进程

kill -9 xxxx

通过系统调用获取进程标示符

关于系统调用：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。系统调⽤在使⽤上，功能⽐较基础，对⽤⼾的要求相对也⽐较⾼，所以，有⼼的开发者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⼾或者开发者进⾏⼆次开发。
简单来说：操作系统是不相信任何人的，但是为了向上层提供服务，不得不暴露一些接口供用户使用，来访问操作系统。这些接口叫做系统调用。

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

这里的getpid getppid就是系统调用，额…其实我觉得不如叫调用系统（的函数）。

通过系统调用创建进程-fork初识

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int gval = 100;int main()
{printf("父进程开始运行,pid: %d\n", getpid());pid_t id = fork();if(id < 0){perror("fork");return 1;}else if(id == 0){printf("我是一个子进程 !, 我的pid: %d, 我的父进程id: %d, gval: %d\n", getpid(), getppid(), gval);sleep(5);// childwhile(1){sleep(1);printf("子进程修改变量: %d->%d", gval, gval+10);gval+=10; // 修改printf("我是一个子进程 !, 我的pid: %d, 我的父进程id: %d\n", getpid(), getppid());}}else{//fatherwhile(1){sleep(1);printf("我是一个父进程 !, 我的pid: %d, 我的父进程id: %d, gval: %d\n", getpid(), getppid(), gval);}}printf("进程开始运行,pid: %d\n", getpid());
}

核心问题：

1. 为什么fork给父子进程返回值不相同？
2. 为什么一个函数会返回两次？
3. 为什么全局变量gval对于父子进程，值不相同？

问题1：因为父 : 子 = 1 ：n，所以父进程要拿到子进程的id 。而对于子进程，返回0，让其知道自己是子进程即可。
问题2：因为fork函数创建了新的进程，而父子进程共享代码和数据。

fork() 系统调用的作用是创建一个与当前进程（父进程）几乎完全相同的新进程（子进程）。
子进程会复制父进程的地址空间（代码、数据、堆、栈等）、文件描述符、信号处理方式等。
从 fork() 调用之后开始，父子进程会各自独立执行后续的代码（共享同一份代码，但拥有独立的执行流）。

问题3：因为采用写时拷贝机制。

fork() 创建子进程时，系统采用写时拷贝机制：初始时，子进程共享父进程的地址空间（包括 gval），但这是只读的。当子进程尝试修改 gval 时，系统会为子进程复制一份 gval 的副本，此后父子进程的 gval 各自独立，修改互不干扰。这体现了进程独立性：每个进程有自己独立的地址空间，不受其他进程影响。

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完