Linux——进程概念

1.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。

• 输入设备：键盘，网卡，鼠标，摄像头，麦克风，硬盘…
• 输出设备：显示器，声卡，喇叭，网卡，硬盘…
• 输入输出设备(外围设备）
• 内存：掉电易失性存储介质
  

1.越靠近 CPU 速度越快，容量越小，价格越贵。
2.每一种存储器设备只和它相邻的存储设备打交道

在认识层面上，可以认为内存整体是外设和cpu的"缓存",程序运行时内存对数据进行了预加载，把程序缓存起来了。

关于冯诺依曼，必须强调几点：

1.这里的存储器指的是内存
2.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)
3.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。
4.一句话，所有设备都只能直接和内存打交道

2.操作系统

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：

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

1.操作系统是什么？ ：操作系统是一个搞管理的软件，做软硬件管理的。

2.如何理解管理？：

• 真正的管理是要有决策权，区分决策权和执行权。
  
  3.操作系统如何管理： 先描述，在组织

1. 描述起来，用struct结构体。（Linux下的代码基本都是C语言写的，所以描述一个对象的时候，使用的都是struct所定义出来的。）
2. 组织起来，用链表，二叉树或者其他更高效的数据结构。（数据结构表示了数据的组织方式）

2.1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。

库函数vs系统调用: 具有上下级的关系， 库函数(用户级别的库) 可能调用系统调用的接口。

4.为什么有操作系统？
在一套系统中，需要有管理者进行统筹。对上，给用户一个稳定高效的执行环境。
对下，管理好软硬件资源，提供稳定的软硬件环境。

3.进程

3.1基本概念

进程 = 对应的文件+进程属性

进程：可执行程序与管理进程需要的数据结构的集合。

3.2描述进程-PCB（Process control block）

系统允许多个进程同时运行，OS需要对进程进行管理，如何管理进程？

• 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是PCB的一种:

1. 在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。
2. 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:

1. 标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。(pid)
2. 状态: 任务状态，退出代码，退出信号等。
3. 优先级: 相对于其他进程的优先级。
4. 程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址。
5. 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
6. 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]。
7. 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。
8. 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查看进程

进程的信息可以通过ls /proc 系统文件夹查看

ps aux | grep mybin //查看进程信息

这个20592为这个进程的PID（相当于一个身份编号，且这个编号会随着程序的结束而消失，下一次在运行这个可执行程序的时候，PID编号也会随之改变）

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
	while(1){
	sleep(1);
}
	return 0;
}

3.4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>
int main()
{
	printf("pid: %d\n", getpid());
	printf("ppid: %d\n", getppid());
	return 0;
}

可执行程序每关闭一次，前面的编号就会变，父进程不会变。

父进程创建子进程->子进程完成基本命令->进程是具有独立性的。

bash运行原理：bash是命令解释器，通过创建子进程去完成任务。