Linux进程

一.计算机硬件结构

1.冯-诺伊曼体系结构

现代大多数计算机的体系结构都是冯-诺伊曼体系结构，因为这样的体系结构具有性价比：

内存是分级的，越快所需费用越高，如果所有设备都是用高级别的存储设备，那么计算机的价格将非常昂贵，，冯-诺伊曼体系结构的设备只需要内存部分使用高级别的存储设备，有数据需要传输计算时，将输入设备的数据拷贝到内存中(系统会提前将一定数据提前拷贝到内存中以保证效率)(因此体系结构的效率由设备的“拷贝”效率决定)，由内存跟CPU进行交互，这样一来大大节省了成本，计算速度也非常快，现代计算机是性价比的产物

2.重新理解软件加载

软件要运行必须要加载，什么是加载？其实加载就是把软件运行必要的文件拷贝到内存中，

为什么要先拷贝到内存中？因为是冯-诺伊曼的体系结构规定的，CPU只和内存打交道

程序在运行之前在哪里？在磁盘的文件中

3.理解数据流动

将以前理解的的计算机图标替换成两个冯-诺伊曼体系结构进行交互

二.操作系统

1.概念

一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)

操作系统是一款进行软硬件管理的软件

操作系统包括

a.内核(进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理)

b.其他程序(例如函数库，shell程序等)

2.设计操作系统(OS)目的

3.理解操作系统(OS)

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

(1).如何理解“管理”

世界上的所有管理都是“先描述，再组织”

学校管理学生为例：角色有校长，辅导员，学生

校长是管理者，学生是被管理者，辅导员相当于中间人

校长拥有决策权，辅导员驱动执行，学生执行对应行为

管理者通过数据来管理被管理者，中间人统计并反馈被管理者的数据给管理者：

校长通过辅导员反馈的数据来进行决策，对学生进行管理

随着数据量的增多，难以管理，这时恰好校长以前是一位程序员，校长写了一个结构体，将每一个学生的信息输入进去，也就是将每一个学生的所有信息都在各自的一个结构体中进行描述，但是这样查找不方便，于是就增加了一个*next，以链表的形式进行组织，这样一来就方便了管理！

于是校长日常的工作就变成了对链表的增删查改！

这样的一个过程就是一个建模的过程

在C++等面象对象编程语言也体现了这一点：类(”先描述"),STL库(“再组织")

4.理解系统调用

a.操作系统不相信任何用户或者人

b.操作系统要向上提供对应的服务

举例：银行，银行不相信任何用户，但是要向用户提供理财产品或者存取钱的服务，于是开设了办理窗口，让工作人员在金库里存取钱

man手册第2册的接口都是系统调用的接口，其实就是c语言函数

三.进程

1.概念

进程 = 内核数据结构对象(PCB) + 自己的代码和数据

在我们运行一个程序时，需要把程序的代码和数据拷贝到内存上，那么系统如何进行管理呢？

系统会在内核创建一个结构体，用来存储这个程序的相关属性信息，该结构体称作进程控制块，通过它里边的信息可以找到当前程序的一切信息，这也就完成了管理的“描述”动作，随后将进程控制块加入到进程列表中，也就是“组织”，这样系统就可以对该程序进行管理了。

那么这时候我们可以谈谈什么是进程了，进程包括进程控制块(PCB)这个结构体对象和自己的代码和数据，这两个在一起才称作进程

2.内存控制块

这里我们只谈Linux上的PCB，task_struct

这里只需要了解即可，后续会深入理解具体含义

• 标⽰符: 描述本进程的唯⼀标⽰符，⽤来区别其他进程：pid(process identification)

• 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

• 具体详细信息后续会介绍

3.深入理解

我们历史上执行的所有指令，工具，自己的程序，运行起来都是进程！！

a.获取pid/ppid：

我们可以通过getpid系统调用函数获得进程的pid，getppid获得父进程的pid（注意是在在自己的程序里调用函数，不是在命令行调用）

b.查看进程信息

ps ajx可以获得所有进程的信息

c.杀掉进程

杀掉进程：ctrl + c   /   kill  -9  + 进程pid

d.补充两个小知识：cwd与exe

e.理解指令，工具都是进程

4.子进程

1.创建子进程

需要使用fork函数，fork函数也是一个系统调用函数

2.关于子进程的问题

子进程与父进程是如何进行代码执行的？

a.进程具有独立性！！！

子进程没有自己的代码和数据，因为目前没有程序新加载，所以它会和父进程共同使用一份数据和代码，但是这样就会造成一些问题，代码可以共同使用，但是数据如何共同使用？

b.写时拷贝！！！

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