【Linux】——看完这一篇,99%的人都懂进程

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前言

进程是什么？

进程管理者

如何管理

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程序与进程的区别

进程pid

如何查看pid？

进程目录

父进程与子进程

结语

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前言

  你是否曾经好奇，当你打开一个网页、运行一个软件或者执行一个命令时，Linux操作系统背后究竟发生了什么？是如何有条不紊地处理这些任务的呢？

  答案就隐藏在Linux操作系统神秘的“幕后英雄”——进程之中。进程，这个看似抽象的概念，却在Linux的世界里扮演着至关重要的角色。它们如同城市的交通网络，将各种资源紧密地连接在一起，确保系统的正常运转。

  现在，就让我们一同探索这个神秘的领域，揭开Linux操作系统进程的神秘面纱，看看这些隐藏在幕后的“小精灵们”是如何施展魔法的吧！

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进程是什么？

进程是程序运行的实例，是一个动态的程序！

当一个存储在磁盘的程序被打开，它的代码和数据被拷贝到内存空间，开始执行，就变成了我们表面看到的进程！

即进程就是内存中正在运行的可执行程序

如我们在Windows打开微信、在Linux上执行命令，桌面和控制台上呈现的效果，就是进程运行的直观表现。

我们在使用手机、电脑的时候，往往会一次性打开多个软件，相当于打开了多个进程

面对数量越来越多的进程，我们需要管理、谁来管理？怎么管理？

进程管理者

当我们的计算机启动的时候，第一个被加载到内存的软件，就是操作系统

它负责管理硬件和软件，其中，也包括进程！

如何管理

先描述，在组织

当程序的代码和数据拷贝到内存，开始运行，成为进程时，操作系统会根据这个进程的基本信息，为其创建一个结构体对象。

这个结构体对象中，包括进程的基本信息，包括但不仅限于 标识符、进程状态等等

我们将这个对象称为该进程的PCB，PCB上记录着进程的全部信息

在操作系统眼里，这个PCB，就相当于这个进程，管理进程，就变成了管理PCB

对进程进行操作，就变成了对PCB中属性的值的改变，或者将PCB进行放置

但那么多PCB，操作系统怎么管理呢？

PCB中会有一个指针变量，这个指针变量会指向其他进程的PCB

一个指向另一个，最后就像一个链表，将所有的PCB联系起来

而这，也只是一种方法，进程PCB由于各种特殊因素，可以存在于诸多数据结构当中，与其他同样的PCB产生联系，就像大学生可以加入多个社团，PCB也可以存在于不同的数据结构当中。

程序与进程的区别

程序是静态的，而进程是动态的

怎么说？

程序是存储在磁盘文件当中的，是永存且不变的，所以程序是静态的

进程是程序加载到内存空间，代码和数据在内存上的一次拷贝,在内存空间上的一次执行，执行完毕就销毁，它是暂存且变化的

操作系统创建进程是为了完成某些任务，当任务出现一定情况，操作系统会暂停进程，甚至终止进程，当任务结束就会自动结束进程

操作系统可以控制进程开始，暂停，结束，在内存空间上，进程的运行状态会不断变化，所以进程是动态的

操作系统让进程暂停或者开始运行，就是将目标进程的PCB加入阻塞队列,或者运行队列,CPU只去调度运行队列中的进程，并不是对进程实体操作。

注意：这里的运行队列和阻塞队列，也是一些联系保存PCB的数据结构，我们后面会细讲

进程pid

学生被学校管理，每个学生都会被学校给予一个学号，依照学号确定学生的唯一性，也为了提高效率，更准确地在后台找到目标学生信息

进程被操作系统管理，操作系统为其创建PCB,为了后续更好地找到和对目标进程进行管理，会为其指定一个标识符，这个唯一的标识符，就是进程的pid

如何查看pid？

方法一：在对应的程序中调用系统接口: getpid函数

getpid 是一个在Unix和类Unix操作系统（如Linux）中常用的系统调用函数，用于获取当前进程的进程ID，它存在于头文件 unistd.h 当中

函数造型:

pid_t getpid(void);

返回值说明：

• 成功：返回调用进程的PID（类型为 pid_t，通常是一个整数）。
• ​失败：在大多数系统中，getpid 很少会失败，因为它只是读取当前进程的信息。如果发生错误，通常会返回 -1 并设置 errno 来指示错误原因。

基本用法:

 pid_t pid = getpid();

方法二:在Linux命令行输入指令查看

1. 在命令行输入指令:ps ajx ，即可查看所有进程的信息，包括pid
2. 在命令行输入指令:ps ajx | grep 进程名 ,即可查看目标进程的信息
3. 在命令行输入指令:pa ajx |  head -n 1 && pa ajx | grep 进程名,即可在查看目标进程信息的同时，得到列头信息，更加取出直观地观察进程信息 

进程目录

Linux上有一个目录，目录名为 proc

该目录是一个特殊的目录，它是一个动态目录结构，专门用来存储进程的信息

每一个进程的信息用目录文件的方式保存，创建一个进程，proc目录下的目录文件就多一个，销毁一个进程，proc目录下的目录文件就少一个

在proc目录当中，每一个进程的信息就是一个目录文件，文件名就是进程的pid(pid具有唯一性)

打开一个进程目录文件(这里我们打开一个pid为688的进程目录文件)

其他看不懂没有关系，我们重点介绍两个文件 cwd -> 和 exe ->

exe - > 进程可执行程序在磁盘的位置

进程是程序在内存上运行的体现，但它也需要知道它的可执行程序在磁盘上的存储位置

因为当前进程是在内存上的，代码和数据已经在内存空间中有了一份，此时磁盘上的可执行程序被破坏了，也不会影响进程的执行

cwd - > 进程的工作目录

cwd指向的是进程的工作目录，后续进程与系统进行交互，如创建文件等操作，都是在这个目录下进行的，进程的工作目录都是默认在可执行程序所在磁盘上的目录

进程的工作目录可以在程序中使用 chdir函数 进行更改

chdir 是一个在 Unix 和类 Unix 操作系统（如 Linux）中用于更改当前工作目录的系统调用函数。同样包含于头文件 unistd.h 当中

函数造型

int chdir(const char *path);

参数说明

path指向一个字符串，表示要切换到的目标目录的路径。这个路径可以是绝对路径，也可以是相对路径。

返回值说明

• ​成功：返回 0。
• ​失败：返回 -1 并设置全局变量 errno 来指示错误原因。

它的使用很简单粗暴，直接调用即可，我们这里就不再展示

其实用的很少，但具体场景具体分析，你只需要记住，有这么一个函数可以改变工作目录即可

父进程与子进程

在使用 ps ajx | grep head -n 1 && ps ajx | grep 进程名 查看进程信息的时候

我们发现除了进程的pid，还会出现一个进程的ppid

这个ppid是什么？

它是当前进程，父进程的pid

在Linux操作系统中，进程一般都不会自行创建，而是由父进程进行创建的

在Linux上运行的所有进程，都会有自己的父进程！且其中大部分的父进程都是同一个父进程——bash！

子进程必须要有父进程，否则会引发不可预料的错误！

如果一个子进程没有父进程，操作系统将会强行给它安排一个父进程！

结语

  在实际的开发和系统管理工作中，深入理解进程的相关知识将为我们解决各类问题提供坚实的基础。希望本文能够为读者在Linux系统的学习和实践过程中提供有益的参考，助力大家更好地驾驭这个强大的操作系统，构建高效、稳定的数字应用。