Linux之进程概念（一）

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一、冯诺依曼体系结构

我们常见的计算机，如笔记本。我们不常见的计算机，如服务器，大部分都遵守冯诺依曼体系。

截至目前，我们所认识的计算机，都是有一个个的硬件组件组成

输入单元：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 写板等
中央处理器(CPU)：含有运算器和控制器等
输出单元：显示器，打印机等

关于冯诺依曼，必须强调几点：

这里的存储器指的是内存。
不考虑缓存情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设(输入或输出设备)。
外设(输入或输出设备)要输入或者输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取。
一句话，所有设备都只能直接和内存打交道。

对冯诺依曼的理解，不能停留在概念上，要深入到对软件数据流理解上，请解释，从你登录上qq开始和某位朋友聊天开始，数据的流动过程。

二、操作系统(Operator System)

1、概念

任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。笼统的理解，操作系统包括：

内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
其他程序（例如函数库，shell程序等等）

2、设计OS的目的

与硬件交互，管理所有的软硬件资源
为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境

3、定位

在整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位是：一款纯正的“搞管理”的软件

4、如何理解 “管理”

管理的例子
描述被管理对象
组织被管理对象

5、总结

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

6、系统调用和库函数概念

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。
系统调用在使用上，功能比较基础，对用户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户或者开发者进行二次开发。

7、承上启下

那在还没有学习进程之前，就问大家，操作系统是怎么管理进行进程管理的呢？很简单，先把进程描述起来，再把进程组织起来！

三、进程

1、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。

2、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），Linux操作系统下的PCB是: task_struct

task_struct-PCB的一种

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，它会被装载到RAM(内存)里并且包含着进程的信息

task_ struct内容分类

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。
其他信息

3、组织进程

可以在内核源代码里找到它。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。

4、查看进程

进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看
如：要获取PID为1的进程信息，你需要查看 /proc/1 这个文件夹。

大多数进程信息同样可以使用top和ps这些用户级工具来获取

5、通过系统调用获取进程标示符

进程id（PID）
父进程id（PPID）

#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>intmain(){printf("pid: %d\n",getpid());printf("ppid: %d\n",getppid());return0;}

6、通过系统调用创建进程-fork初识

运行 man fork 认识fork
fork有两个返回值
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）

#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>intmain(){int ret =fork();printf("hello proc : %d!, ret: %d\n",getpid(), ret);sleep(1);return0;}

fork 之后通常要用 if 进行分流

#include<stdio.h>#include<sys/types.h>#include<unistd.h>intmain(){int ret =fork();if(ret <0){perror("fork");return1;}elseif(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);return0;}