Linux-进程概念

目录

冯诺依曼体系结构

操作系统

如何理解“管理”

系统调用和库函数的概念

进程  

描述进程-PCB

查看进程

通过系统调用获取进程标识符

通过系统调用创建进程-fork初识

进程状态

操作系统--进程状态

僵尸进程和孤儿进程(点击)

进程优先级

概念

查看系统进程

其他概念

环境变量

常见环境变量

环境变量相关的命令

环境变量的组织方式

通过代码如何获取环境变量

获取环境变量

程序地址空间

进程地址空间

问题总结

冯诺依曼体系结构

 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。

为什么要有内存？（内存在我们看来就是体系结构的一个大的缓存，适配外设和CPU速度不均的问题）

1. 技术角度：CPU的运算速度>寄存器的速度>L1~L3Cache>内存>>外设（磁盘）>> 光盘磁带
2. 数据角度：外设不和CPU直接交互而是和内存交互，CPU也是如此。
3. 成本角度：寄存器>>内存>>磁盘（外设）

操作系统

       操作系统包括内核和其他程序，它是与硬件交互，管理所有的软硬件资源，为用户程序提供一个良好的执行环境。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。

操作系统如何提供服务？

       操作系统不相信任何人的，不会直接暴漏自己的任何数据结构代码逻辑，其他数据相关的细节。操作系统是通过系统调用的方式，对外提供接口服务的。Linux操作系统是用C语言写的这里的接口，本质就是C函数。

如何理解“管理”

       管理的本质：不是对被管理对象进行直接管理，而是只要拿到被管理对象的所有的相关数据，我们对数据的管理，就可以体现对人的管理。

系统调用和库函数的概念

• 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。

进程  

        操作系统里可能同时存在大量的进程，那么操作系统是怎么进行管理的？先把进程描述起来，再把进程组织起来。

       进程 = 可执行程序 + 该进程对应的内核数据结构

描述进程-PCB

1. 进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中。
2. Linux操作系统下的PCB是：task_struct

       task_struct是Linux中描述进程的结构体，是Linux内核的一种数据结构，会被装在到RAM里并包含着进程的信息。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。

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。

查看进程

进程的信息可以通过 /proc系统文件查看

 可通过ps用户级工具来获取进程信息。

 通过系统调用获取进程标识符

 通过系统调用创建进程-fork初识

为什么会打印if条件中的两个printf语句？

        fork()之后，父进程和子进程会共享代码，一般都会执行后续的代码，fork()之后，父进程和子进程返回值不同，可以通过不同的返回值判断让父子执行不同的代码块。fork()之后，给父进程返回子进程的pid。

进程状态

操作系统--进程状态

• 运行状态：进程只要在运行队列中就叫做运行状态，代表我已经准备好了，随时可以调度
• 终止状态：该进程还在，只不过永远不运行了，随时等待被释放
• 进程阻塞：1、一个进程，使用资源的时候，可不仅仅是在申请CPU资源   2、进程可能申请更多的其他资源：磁盘、网卡、显卡、显示器资源、声卡/音响

                    如果我们申请CPU资源，暂时无法得到满足。需要排队的----运行队列

                    如果我们申请其他慢设备的资源-----也是需要排队。

                    进程等待某种资源（非CPU），资源没有就绪的时候，进程需要在该资源的等待                      队列中进行排队，此时进程的代码并没有运行，进程所处的状态就叫做阻塞。
• 进程挂起：短期内不会被调度（你等的资源，短期内不会就绪）进程，它的代码和数据依旧                      在内存中，就会浪费空间，OS就会吧该进程的代码和数据置换到磁盘上。

• R运行状态（running）：进程只要在运行队列中就叫做运行状态。并不一定说进程一定在运行中。
• S睡眠状态（sleeping）：意味着进程在等待时间完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠（interruptible sleep)）。
• D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。
• T停止状态（stopped）：可以通过发送SIGSTOP信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送SIGCONT信号让进程继续运行。
• X死亡状态（dead)：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。
• Z僵尸状态（zombie)：当一个Linux中的进程退出的时候，一般不会直接进入X状态，而是进入Z状态

僵尸进程和孤儿进程(点击)

#include 
int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
 int i = 0;
 for(; env[i]; i++){
 printf("%s\n", env[i]);
 }
 return 0;
}

#include 
int main(int argc, char *argv[])
{
 extern char **environ;
 int i = 0;
 for(; environ[i]; i++){
 printf("%s\n", environ[i]);
 }
 return 0;
}

#include 
#include 
int main()
{
 printf("%s\n", getenv("PATH"));
 return 0;
}