【Linux初阶】进程的相关概念 | 进程管理 & 查看进程 & 获取进程标识符 & fork进程创建

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🍭🍭系列专栏：【Linux初阶】

✒️✒️本篇内容：进程的概念，进程管理初识（描述、管理进程），查看进程的基础方法，获取进程标识符（pid、ppid），fork进程创建（分流应用）

🚢🚢作者简介：计算机海洋的新进船长一枚，请多多指教( •̀֊•́ ) ̖́-

一、什么是进程

进程的概念，有很多种不同的说法，我们看的最多的说法之一就是：一个运行起来的（加载到内存） 的程序，被称为进程。进程和程序相比，具有动态属性。

实际上，进程 = 内核数据结构（task_struct）+ 进程对应的磁盘代码

二、进程的管理

首先，我们要清楚一个前提——程序是一个文件，它存储在磁盘中。其次，我们要知道，要执行一个程序需要把程序加载到内存中。

接下来我们还需要了解一些相关的基础知识，来将进程的知识串联起来。

1.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。
• 课本上称之为PCB（process control block，中文名为程序控制块），Linux操作系统下的PCB是: struct task_struct
• PCB对象是操作系统创建的

我们可以把PCB理解为一种struct结构体或类，专门用于存储加载到内存的各个程序的属性，比如程序的状态、运行的优先级等。

2.程序控制块（PCB）的管理

通过上面的知识，我们知道了内存中有从磁盘加载进来的程序块，每个程序块有对应的PCB，那么问题来了，计算机是如何对加载到内存中的程序进行管理的呢？我们通过下面的图示来理解

• “管理”的执行本质：先描述，再组织；
• 描述：PCB（struct task_struct），对程序信息进行了描述；
• 组织：操作系统通过特定的数据结构，将不同的PCB（程序控制块）及其对应的程序组织（加载到内存的程序块）联系起来，最终实现对程序的管理。

进程 = 内核数据结构（PCB）+ 进程对应的磁盘代码。操作系统可以通过PCB找到对应的磁盘代码，因此，只要我们实现了对PCB的管理，也就相当于实现了进程的管理。

进程组织：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。我们可以在内核源代码里找到它。

内存中PCB和程序块的组织形式如下图所示

三、查看进程

在Linux中查看进程的操作，实际上和我们再window上查看任务管理器是差不多的。

ps axj | head -1 && ps axj | grep ‘myproc’  或
ps axj | head -1 && ps axj | grep 4974（进程id）

• ps axj - 查看系统所有进程；
• head -1(数字1) - 打印标题；
• grep ‘myproc’ - 对除文件myproc外进行行过滤。

进程在被调度运行的时候，进程就具有动态属性

四、通过系统调用获取进程标示符

1.进程和父进程

• 进程id（PID）
• 父进程id（PPID）

gerpid() - 获取当前进程的id（PID）

getppid() - 获取当前进程的父进程的id（PPID）

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

2.清除进程

kill -9 4974（进程id）    #kill -9 表示强制终止退出

五、进程创建 - fork

1.一般进程创建

实际上，我们运行的一个可执行程序，就是一个进程

命令行上启动的进程，在无特殊情况下，它的父进程都是bash。（bash为进程名，它是一个命令行解释器）

通常进程运行都是在子进程下运行，子进程和父进程相互独立但是又数据共享。目的是保护计算机安全（防止进程对系统进行危险操作）。

当程序单线程运行时，进程在子进程下运行。多次运行同一运行程序，子进程id改变，父进程id不变，说明每次运行该程序的子进程变了，但是每个子进程对应的父进程不变。

2.通过系统调用创建进程-fork初识

• 运行 man fork 认识fork（除了起始页，还可通过底部命令行指令：/return val查看返回值）；
• fork有两个返回值（如果成功，子进程的pid返回父进程，0返回给子进程；如果失败，返回-1）；
• 父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份（采用写时拷贝）。

接下来我们看下面这段代码

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
    //创建子进程 -- fork是一个函数 -- 函数执行前：只有一个父进程 -- 函数执行后：父进程+子进程
     fork();
     printf("我是一个进程，pid：%d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());

     sleep(2);
     return 0;
}

3. fork的分流应用

通过文档我们了解到，fork 之后通常要用 if 进行分流【通过返回值不同实现分流】

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
     pid_t id = fork();
     if(id < 0)
    {
         perror("fork");
         return 1;
     }
     else if(id == 0)
     { 
        //child
        printf("I am child : %d!, id: %d\n", getpid(), id);
     }
     else
     { 
        //father
        printf("I am father : %d!, id: %d\n", getpid(), id);
     }

     sleep(1);
     return 0;
 }

结果是，父进程和子进程将会同时运行，因此我们可以得出结论

• fork() 之后，会有父进程+子进程两个进程执行后续代码（拥有多个线程，多个执行流，这就是我们所说的多线程）
• fork后续的代码，被父子进程共享（注意：共享不代表需要一个进程执行所有代码）
• 通过返回值不同，可以让父子进程各自执行后续共享代码的一部分

** 通过对进程和合理化利用，就可以多进程/多线程运行程序，实现并发式编程！！！**

🌹🌹 Linux进程的相关概念大概就讲到这里啦，博主后续会继续更新更多Linux操作系统的相关知识，干货满满，如果觉得博主写的还不错的话，希望各位小伙伴不要吝啬手中的三连哦！你们的支持是博主坚持创作的动力！💪💪