进程的一些概念以及环境变量

本篇笔记记录自己理解Linux进程的一些概念作为复习，中间或许与标准存在些许误差，若有不对或者不准确的地方，还望各位铁子评论更正，一起进步呀。

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目录

竞争性

独立性

并行

并发

并发分析

时间片

进程的切换

竞争分析 

抢占式内核

Linux下确保优先级的方式

环境变量

指定环境变量

所有环境变量

常见的环境变量

通过main函数传参理解命令行及选项

获取环境变量的方式

1. main函数传参直接打印

2. 通过environ获取

3. 系统调用获取环境变量

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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。

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。

并行

不同进程在不同CPU下分别同时运行，称为并行

并发

进程在CPU下并不是一次就运行完成的；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。

并发分析

从概念上来看，很好理解，就是切换调用，让大家牵手一起走的过程

时间片

那么每个进程要走多久呢，是由CPU决定的；

时间片即CPU分配给各个程序的时间，每个线程被分配一个时间段，称作它的时间片；

当一个进程的运行时间到达后，会自动切换到下一个进程，下一个进程继续占用CPU资源来完成自己的调度任务；

进程的切换

那么进程是如何切换的？

一个进程在CPU上运行，是要产生计算的临时数据的，我们把进程在CPU上产生的临时数据叫做上下文数据；

上下文数据都是很重要的，因为它代表着进程调用的进度，因此它是不能丢失的，上下文数据的存在可以当进程再次调用时，接着上下文数据的进度继续运行进程；

若没有保存上下文进度，那么再次调用原进程，在固定的时间片内，是运行不完的，如此重复，只会陷入原地踏步的死循环；

因此在切换至下一个进程时，必须保存上下文数据。

上下文数据不能保存在CPU的寄存器上，因为CPU的寄存器还要运算存储下一个调度的进程的数据；一个进程的上下文数据保存在自己的 task_struct 中。

竞争分析 

因为有了竞争，因此有了优先级存在，根据优先级，进程们去访问资源，有了有序性，提高了效率；那么在多进程状态下，操作系统如根据进程的优先级确保有序性？

Linux下进程是由进程控制块 task_struct 和 文件 组成，但是调用进程是通过 task_struct 来管理的，在CPU中存在运行队列，连接着各个进程的 task_struct ，根据队列顺序依次调用进程；

抢占式内核

如果插入一个优先级很高的进程，调度器将会把低优先级且正在调度的进程从CPU上剥离，放上优先级高的进程运行，这就是进程抢占；

在不发生进程抢占时，插入一个优先级不高不低的进程，根据队列先进先出的规则，是必然不可能将此进程直接插入运行队列的中间的，因此一个队列是确定不了进程的优先级的！！

Linux下确保优先级的方式

环境变量

我们自己写出来的可执行程序与Linux下的指令本质上并无区别，起始都是可执行程序，为何我们执行自己的程序需要带路径？而使用命令就直接可以运行呢？

因为命令都已经被设置成了环境变量，我们的可执行程序设置为环境变量，也是可以直接运行的。

如何将我们的可执行程序做到向指令一样？

1. 将可执行程序放入到保存系统指令的目录下就可以了

2. 通过export将环境变量PATH改变

环境变量PATH是查找所有环境变量时的路径，：是路径分隔符，将可执行程序的路径放在查找环境变量的路径下就可以了

如何打印环境变量的详细内容?

指定环境变量

echo $环境变量名

所有环境变量

env

常见的环境变量

HOSTNAME    //主机名
 
SHELL       //shell脚本类型
 
HISTSIZE    //能保存的历史命令数的多少
 
SSH_CLIENT  //IP地址
 
USER        //使用者
 
PWD         //当前路径
 
LANG        //支持的编码格式
 
HOME        //不同用户对应的家目录

通过main函数传参理解命令行及选项

main函数是可以传递参数的，通过给main函数传递参数，可以实现我们Linux下命令行和选项的操作：

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

argc 代表着输入的参数个数，argv指针数组存储着输入的参数，运行如下：

那么我们可以由这来写一个简单的命令行计算器：

获取环境变量的方式

1. main函数传参直接打印

main函数除了可以传上述两个参数，还有第三个参数--环境变量：

//获取环境变量方式1
#include 
int main(int argc, char *argv[], char *env[])
{
   int i=0;
   for(i=0;env[i];i++)
   {
      printf("env[%d]: %s\n",i,env[i]);
   }
   return 0;
 } 

默认第三个参数指向的是环境变量，直接打印即可：

2. 通过environ获取

用C语言提供的第三方变量environ来获取环境变量，不需要我们自己定义，只需要提前声明即可：

//获取环境变量方式2--C语言提供的第三方变量
 #include                                                                                                                                                              
 int main()                          
 {                                   
   extern char** environ;            
   int i=0;                          
   for(i=0;environ[i];i++)           
   {                                 
      printf("%d: %s\n",i,environ[i]);    
   }                                 
   return 0;                         
 }  

用extern声明，注意类型，也是相当于一个指针数组，for循环的判断条件与第一种获取方式的用法一样，不为空继续循环，为空终止循环

3. 系统调用获取环境变量

最简单常用的方式就是系统调用， 获取指定的环境变量：

 //获取环境变量的第三种方式--系统调用
 #include                                                                                                                                                              
 #include   
 int main()  
 {  
   char *val = getenv("PATH");  
   printf("%s\n",val);  
   return 0;  
 }  

小知识：环境变量是具有全局性的，是可以被子进程继承下去的