Linux——进程概念（上）

1. 冯诺依曼体系结构

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（设备）：包括键盘, 鼠标，扫描仪, 写板，磁盘，摄像头，话筒，网卡等
• 中央处理器(CPU)：含有运算器（算术运算，逻辑运算）和控制器（CPU是可以响应外部事件的，协调外部就绪事件，例如拷贝数据到内存）等
• 输出单元（设备）：显示器，打印机，音响，磁盘，网卡等
   
   

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
   

1. CPU读取数据（数据+代码）都是要从内存中读取的。站在数据的角度，我们认为CPU不和外设直接交互
2. CPU要处理数据，需要先将外设中的数据加载到内存。站在数据的角度，外设直接和内存打交道

 
 

2. 操作系统(Operator System)

2.1 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）

 

2.2 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

2.3 如何理解 “管理”

管理是对被管理对象的数据管理
管理理念：先描述，再组织
例如：先对被管理对象进行描述，再根据描述类型，定义对象，可以把对象组织成数组——>对学生的管理工作就变成了对数组的增删查改
Linux内核是用C语言写的struct
OS：内部，一定存在大量的数据结构和算法

2.4 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

 

2.5 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。

 
 

3. 进程

我们自己启动一个软件，本质其实就是启动了一个进程
在linux下，运行一条命令，其实就是在系统层面创建了一个进程
linux是可以同时加载多个程序的，linux是肯同时存在大量的进程在系统中（OS，内存）所以必须管理进程

先描述，再组织
进程 = 对应的代码和数据 + 进程对应的PCB结构体

3.1 描述进程-PCB

PCB process control block
本质是一个结构体struct
不同的操作系统中，PCB的名字不一样
Linux：struct task_struct

.exe可执行程序其实本质就是文件：代码+数据

人认识世界，是通过属性来认识的
属性也是数据
文件 = 内容+属性

PCB包含了所有进程属性（struct）
对进程的管理，变成了对进程PCB结构图链表的增删查改
PCB是新增的

3.2 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

3.3 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。

 

3.4 查看进程

ps
ps axj
ps axj | greap ‘myproc’
ps axj | head -1 && ps axj | greap ‘myproc’

top

ls /proc 里面的文件是动态的

cwd是当前进程的工作目录,一般都是默认打开当前路径

 
 

3.5 杀掉进程

kill -9 id

 
 

4. 通过系统调用获取进程标示符

• 进程id（PID）
• 父进程id（PPID）永远都是bash

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>

int main()
{
   
   
        while(1)
        {
   
   
                pid_t id = getpid();//获取的是自己的进程PID