【Linux】进程的概念|查看进程的方法|子进程

➡️基本概念

在了解进程之前需要知道什么是程序？
对于计算机而言，程序就是系统可以识别的一组有序的指令。程序能指挥计算机执行我们想要它做的动作。程序储存在磁盘上，在执行时从磁盘到内存再到寄存器，最后被CPU执行。
进程的课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等，但这只是课本的概念。

“先描述”进程（PCB）

不可能在内存上只有一个进程，一般有很多程序在运行，那么操作系统怎么对这些进程进行管理呢？

一谈到操作系统的管理那么就一定是先描述。再组织，就像这样的先描述再组织的方式是操作系统一贯的作风。不了解先描述再组织的老铁可以看这篇文章文章链接

把程序加载到内存可不仅仅是把代码拷贝到内存，操作系统为了维护和管理这个进程也要创建对应的管理数据结构，就是这里的PCB（process control block），在Linux操作系统中描述进程的结构体叫做task_struct。
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。
本质上是一个装有进程属性的结构体。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。一个程序对应一个task_struct结构体对象。

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

“再组织”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，
将程序对应一个task_struct结构体对象与它自己的代码和数据关联起来，根据程序对应PCB（task_struct）优先级和各种属性的不同，CPU对他们进行着不同的操作。

最终结论：

现在返回来看什么是进程，现在对于进程的概念就应该是：内核数据结构(task_struct)+进程对应的磁盘代码

进程的一些特性：

1️⃣竞争性: 系统进程数目众多，而CPU资源只有少量，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便具有了优先级。
2️⃣独立性: 多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰。
3️⃣并行: 多个进程在多个CPU下分别，同时进行运行，这称之为并行。
4️⃣并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发。

➡️如何查看进程

在window下我们可以直接通过任务管理器查看进程。

在Linux下如何查看进程呢？

方法一：

我这里先创建一个死循环程序

然后运行程序，在命令行输入

ps ajx |head -1 && ps ajx |grep 'myproc'
或者
ps ajx |head -1 && ps ajx |grep "myproc"
或者用shell脚本设置一个循环来死循环打印进程信息
while :; do ps axj |  head -1&& ps axj |grep myprocess | grep  -v grep; sleep 1; done
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PPID是父进程ID，PID是这个进程自己的ID，PGID是这个进程的组ID，STAT代表这个进程的状态
UID是用户ID，COMMAND就代表我是哪一个进程

想杀掉这个进程用kill -9 这个进程的PID

方法二：

进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看。

其实一个一个的进程也就相当于/proc下的一个个目录

➡️通过系统调用获取进程标识符

• 如：要获取PID为1的进程信息，你需要利用cd /proc/1查看/proc/1这个文件夹。 那么怎么在程序里就直接获取PID呢？

其实Linux提供了一个系统调用接口，叫做getpid()
运行man getpid认识一下getpid()

在我们的程序里添加这个系统调用，就会自动把当前程序的PID显示出来。


当我们利用kill -9 命令将这个11167的进程杀掉之后，那么在/proc下就看不到11167这个目录了。

然后我们再使用一下getppid来获取一下当前进程的父进程，

通过编译之后，多次运行，我们可以发现，PID也就是下面的id号是运行一次就变一次，而父进程pid号7139是一直都不变的，那么为什么呢？

我们在命令行输入ps ajx | head -1 && ps ajx | grep 7139

就可以看到7139是一个bash，我们把这个bash用kill命令杀掉的话，那我们的各种ls、cd等等一些个命令都运行不了了，我们退出shell下次再进行这样的操作，发现他们的父进程还是bash，所以其实在Linux命令行上启动的进程， 一般它的父进程没有特殊情况的话，都是bash！

➡️通过系统调用创建进程子进程（fork）

• 运行 man fork 认识fork
  
• 下面是fork的返回值，惊奇的发现fork竟然有两个返回值

RETURN VALUE
       On success, the PID of the child process is returned in the parent, 
       and 0 is returned in the child.  
       On failure, -1 is returned in the parent, no child process is created, and
       errno is set appropriately.
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• 父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份。fork执行之前只有一个父进程，函数执行之后是父进程+子进程

实验一：

下面用vim工具写一段代码：

运行起来可以看到printf被执行了两次，其中上面是父进程打印的，下面的是子进程打印的

通过ps ajx| head -1 && ps ajx | grep 29346查看这个29346是谁，从下面结果就可以清晰的看到它是bash

从上面的结果来用一句形象的话来描述上面的现象就是：29945是爸爸，29346（bash）是爷爷，29946是孩子。

实验二：

代码：

执行结果：

RETURN VALUE
       On success, the PID of the child process is returned in the parent, 
       and 0 is returned in the child.  
       On failure, -1 is returned in the parent, no child process is created, and
       errno is set appropriately.
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通过前面的介绍已经知道fork是有两个返回值的，可以看到其实它一个返回值返回给了父进程，这个返回值从上面可以看出它是子进程的id，另一个返回值是0，被返回给了子进程。

• fork 之后通常要用 if 进行分流

实验三：

代码：

执行结果：

可以看到在fork之后，会有父进程+子进程连个进程在执行后续代码。fork之后的代码，被父子进程共享，通过返回值的不同，让父子进程执行后续共享的代码的一部分。这就叫所谓的并发式编程。