Linux进程概念(一）

创始人

2024-05-26 02:43:19

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Linux进程概念（一）

1.冯诺依曼体系
2.操作系统（OS）
3.进程
- 3.1查看进程
- 3.2父子进程
- 3.3如何创建子进程

🌟🌟hello，各位读者大大们你们好呀🌟🌟
🚀🚀系列专栏：【Linux的学习】
📝📝本篇内容：冯诺依曼体系；操作系统；进程；查看进程；父子进程；创建子进程
⬆⬆⬆⬆上一篇：类和对象（下）（二）
💖💖作者简介：轩情吖，请多多指教(> •̀֊•́ ) ̖́-

1.冯诺依曼体系

在这里插入图片描述我们这里的存储器一般指的是内存，输入输出设备称之为外围设备，外设一般都会慢一些，因此需要内存
不考虑缓存的情况，这里的CPU能且只能对内存进行读写，不能访问外设（输入和输出设备）
外设要输入或输出数据，也只能写入内存或者从内存中读取
所有设备都只能直接和内存打交道
因为有了内存的存在，我们可以对数据做预加载，CPU以后在进行数据计算的时候，根本不需要访问外设了，而只要直接向内存要就可以啦

2.操作系统（OS）

设计OS的目的：与硬件交互，管理所有的软硬件资源；为用户提供一个良好的执行环境
在这里插入图片描述
上图就是一个计算机软硬件体系结构，操作系统也是一个软件
1.描述起来，用struct结构体，软件和硬件都是这样的
2.组织起来，用链表或者其他高效的数据结构
3.操作系统通过驱动程序管理底层硬件
4.在开发角度，操作系统会对外表现为一个整体，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，其实本质就是C函数，因为Linux底层是用C语言写的
5.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，从而形成了库。由于系统调用过于复杂，因此出现了图形化界面，shell和工具集

3.进程

进程就是内核关于进程的相关数据结构和当前进程的代码和数据
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集合。
课本是称之为PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是task_struct
tast_struct是PCB的一种

3.1查看进程

在这里插入图片描述
大家可以看到，有非常的进程，哪如何查看他呢？
使用命令ps axj
接下来我们写一个基本的C代码，来执行，看看是否会出现在进程列表中

因为就一个打印语句，运行很快，我们查看不到，所以说使用死循环来进行运行
在这里插入图片描述
可以和grep和head配合使用，把第一行的说明和有我的可执行程序的进程信息打印出来

因为grep也是进程，想要去掉他后面就再加一条命令

在这里插入图片描述
实际上之前介绍Ctrl+c就是结束进程的意思
不过现在要重点来看一下进程的信息

pid其实就是进程的标识符，用来辨别每个进程，他可没有那么简单，他还有很多内容需要探索

可以尝试一下多次启动C程序，可以发现他的pid每次都是不一样的，但是程序每次都是同一个，实际上就相等于，你考了一所学校，你的学号是1号，但是你并不喜欢这所学校，因此你退学了，但是很不幸，你又考上了这所学校，但这次你的学号是9。这个pid可能在你程序结束后，别人在用了，因此每次的pid都可能是不一样的
这里给大家再介绍一个可以查看进程的方式，在我们的根目录下有一个proc目录，这个目录里面都是进程的信息。
在这里插入图片描述
接下来，我们把进程终止掉，看看会发生什么

可以发现我们原本还在这个进程的目录里面，终止掉进程后，连目录也找不到了，其实也得出了结论，当进程终止的时候，为这个进程创建名为其pid的目录就会被销毁

3.2父子进程

其实在我们的进程中，还有父进程，子进程这样的概念，接下来我们就详细看看
在这里插入图片描述

在这里插入图片描述
我们需要使用的是getpid和getppid两个系统函数，可以通过man手册来查看
其中，他们的返回值本质上就是有符号的整形，没有参数，但是需要头文件，通过使用他们可以获取对应的pid和父pid
接下来我们就来使用一下他
在这里插入图片描述

可以看到他的父进程的pid是32615，那他是谁呢？

bash？bash是什么呢？
实际上他就是我们的命令行解释器
①bash命令行解释器本质上他也是一个进程
②命令行启动的所有的程序，最终都会变成进程，而该进程对应的父进程都是bash

3.3如何创建子进程

首先要先介绍一个函数，fork
在这里插入图片描述
fork的返回值：当执行父进程的时，返回子进程的pid，当执行子进程时，返回0

我们能发现，明明代码里只有一条打印语句，却打印了两条，这是fork的作用。
在打印出来的内容中，可以看到第二条的父进程的pid就是上一条的pid，说明创建了子进程，但是有个奇怪的问题，为什么，明明同一个变量ret会打印出不同的值，而且地址还是相同的？
①fork之后，执行流会变成两个执行流
②fork之后，谁先运行由调度器决定
③fork之后，fork之后的代码共享，通常我们通过if和else来进行执行流分流
在这里插入图片描述
其实进程在运行的时候，是具有独立性的，就和我们windows下的一样，你关闭了qq会影响其他的软件的运行吗，并不会，那么父子进程运行的时候也一样。
父子进程对于代码是只读的，而对于数据而言，当有一个执行流尝试修改数据的时候，OS会自动给我们当前进程触发写时拷贝。
而为什么fork的返回值会有两个呢，其实在我们函数内部准备执行return的时候，我们的主体功能已经完成，也就是说在fork函数return的时候，子进程已经创建好了，父子进程会返回各自的返回值，当给到变量ret时，会发生写时拷贝。