鼎诚网站建设,云南网站建设方案,钢板出租铺路钢板出租,微信公众号做网站文章目录一、进程的概念1. 进程是什么及进程的管理2. Linux 下的 pcb3. 系统调用接口 getpid 和 getppid4. 系统调用接口 fork一、进程的概念
1. 进程是什么及进程的管理 在 Linux下 ./binaryfile 运行一个程序或者在 Windows下双击运行一个程序时#xff0c;程序就变成了一个…
文章目录一、进程的概念1. 进程是什么及进程的管理2. Linux 下的 pcb3. 系统调用接口 getpid 和 getppid4. 系统调用接口 fork一、进程的概念
1. 进程是什么及进程的管理 在 Linux下 ./binaryfile 运行一个程序或者在 Windows下双击运行一个程序时程序就变成了一个进程 根据冯诺依曼体系结构程序运行起来后程序的代码和数据就会被操作系统加载到内存但一个程序仅仅被加载到内存并不代表该程序就是进程
将这里的内存比作学校程序比作人进程比作学校的学生如果一个人处在学校中并不能说明这个人就是学校的人如学校的保安食堂阿姨等这些并不是学生只有那些被学校管理起来的并且信息在学校的学生档案中的人才能被称作学生所以只有程序被操作系统管理起来并且程序的代码和数据的相关信息被操作系统记录了这个程序才被称做进程 在学校中当学生很多时我们需要对学生进行管理在操作系统中当很多程序运行起来时加载到内存中的代码便会很多操作系统便需要对这些代码和数据进行管理 根据我们对管理进行的建模可以知道操作系统对加载到内存中代码和数据的管理方式先描述在组织 先描述为了管理程序运行后加载到内存中的代码和数据操作系统采用了一个结构体对象 pcb用来描述加载到内存中的代码和数据的相关属性其中 pcb 中有一个内存指针用来指向内存中的代码和数据 在国内的教材中 pcb(process control block) 统一称作进程在国外有的叫做任务Linux 下的 pcb 称做 task_struck 进程 内核中关于程序的相关结构体 程序的代码和数据 在组织每一个加载到内存中的代码和数据操作系统都会为其创建一个 pcb 对象因此我们可以在 pcb 对象中在加上 pcb 结构体指针构成数据结构中的链表 Linux 下采用双链表的形式组织
当操作系统想新增一个进程时(启动一个程序)只需要创建一个 pcb然后录入该程序的属性到 pcb 中然后在链表中插入该 pcb
当操作系统想杀掉一个进程时(结束程序的运行)只需遍历链表找到该进程的 pcb然后通过内存指针释放 pcb 指向的内存中的代码和数据在再链表中释放该 pcb 结点即可
当操作系统想查看一个进程的运行状态时(查看程序运行是否正常)只需要遍历链表找到该进程的 pcb然后查看状态信息即可
当操作系统想找到一个优先级别较高的进程执行时(让 CPU 运行指定程序)只需要遍历链表找到该进程的 pcb然后通过内存指针找到 pcb 指向的代码和数据让 CPU 执行即可 通过先描述再组织的方式操作系统对进程的管理被完全的转换成了对 pcb 结构体组成的链表数据结构的增删查改 运行的可执行程序都要被操作系统转换为进程来调度以便完成特定的任务因此当我们运行一个程序时就称作 创建了一个进程
仅个人当前理解软件其实就是一个在磁盘上的二进制文件当软件运行起来后便需要加载到内存所以操作系统对进程的管理便是对软件资源的管理
进程 内核中关于进程的相关数据结构 进程的代码和数据
2. Linux 下的 pcb
为了操作系统管理进程需要描述出进程的共同属性从而产生了结构体 pcb
task_struct 的字段
标识符描述本进程的唯一标识符用来区别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diamante和进程的相关数据结构的指针还有和其他进程共享的内存块的指针…
pcb 和可执行程序的文件属性关系不大
3. 系统调用接口 getpid 和 getppid
如何证明程序运行起来便成为了一个进程
当我们创建一个进程时操作系统就会在 /proc 目录下创建一个该进程 pid 为名的目录该目录下存在该进程的属性(文件路径等)当进程终止时/proc 目录中也会删除该进程 pid 为名的目录
预备知识1 ps ajx查看系统中所有的进程 ls /proc查看系统中的所有进程其中目录名为数字的表示进程的标识符 pid
[starrycatiZ2vcer6gtjgqa43cdpeeaZ code]$ ps ajxPPID PID PGID SID TTY TPGID STAT UID TIME COMMAND0 1 1 1 ? -1 Ss 0 3:57 /usr/lib/systemd/systemd --system --deserialize 170 2 0 0 ? -1 S 0 0:00 [kthreadd]2 3 0 0 ? -1 S 0 0:08 [ksoftirqd/0]2 5 0 0 ? -1 S 0 0:00 [kworker/0:0H]2 7 0 0 ? -1 S 0 0:00 [migration/0]
...
[starrycatiZ2vcer6gtjgqa43cdpeeaZ code]$ ls /proc
1 14 21134 25405 28 350 47 539 6770 854 crypto interrupts kpagecount mtrr softirqs uptime
10 1523 21252 25512 280 36 49 557 6771 9 devices iomem kpageflags net stat version
101 15631 21262 26 29 365 5 587 7 acpi diskstats ioports loadavg pagetypeinfo swaps vmallocinfo
1019 16 22 27 296 37 50 598 787 buddyinfo dma irq locks partitions sys vmstat
...预备知识2 pid_t getpid(void)返回调用该函数的进程标识符 pid需要包含头文件 sys/types.h 和 unistd.h pid_t有符号整形的 typedef
如果想了解更多关于 getpid 函数的内容通过 man 2 getpid 即可查看
接下来通过代码证明程序运行起来便成为了一个进程
在 process.c 中写好如下代码
#include stdio.h
#include sys/types.h
#include unistd.hint main()
{while(1){printf(我是一个进程了我的 pid 是:%d\n, getpid());sleep(1);}return 0;
}证明1 打开新的窗口通过命令查看发现运行的程序 process 可以查到他的进程标识符 pid
其中 ps ajx | head -1 表示获取进程的第一行属性字段(便于观看) 表示当前一条指令执行成功后执行后一条指令 ps ajx | grep process | grep -v grep 表示筛选出 process 的进程并且去除掉 grep 这个进程
过程2 用 ctrl c 终止程序后便查找不到该进程了 终上所述程序运行起来后就变成了进程 在进程中存在着父子进程的概念
pid_t getppid(void)返回调用该函数的进程的父进程标识符 pid需要包含头文件 sys/types.h 和 unistd.h pid_t有符号整形的 typedef
在 process.c 中写好如下代码
#include stdio.h
#include sys/types.h
#include unistd.hint main()
{while(1){printf(我是一个进程了我的 pid 是:%d我的 ppid 是:%d\n, getpid(), getppid());sleep(1);}return 0;不断的执行 process 会发现子进程的进程标识符一直在增加但是父进程的进程标识符 6771 一直不变通过 ps 命令后可以发现 6771 这个进程标识符就是命令行解释器 bash即命令行执行的程序都是通过创建子进程的方式去执行的是为了避免执行的程序挂了导致影响 bash 自己
命令行解释器 bash 其实就是在 /bin/bash 的一个二进制可执行程序因此 bash 也是一个进程
命令行启动的所有程序都是 bash 创建的子进程为了防止子进程挂了导致影响自己
4. 系统调用接口 fork
命令行是如何创建子进程的呢
pid_t fork(void)如果创建子进程成功则给调用该函数的父进程返回子进程的 pid给子进程返回 0如果失败则返回 -1需要包含头文件 sys/types.h 和 unistd.h
在代码中执行到 fork 语句后执行流变成了两个执行流fork 之后的代码父子进程都会执行因此我们可以用 if 语句来让执行流分流以便父子进程执行不同的代码块
在 process.c 中写好如下代码
#include stdio.h
#include sys/types.h
#include unistd.hint main()
{pid_t ret fork();if (ret 0){// 执行子进程while (1){printf(我是子进程我的 pid 是%d我的 ppid 是%d\n, getpid(), getppid());sleep(1);}}else if (ret 0){// 执行父进程 while (1){printf(我是父进程我的 pid 是%d我的 ppid 是%d\n, getpid(), getppid());sleep(1);}}else {}return 0;
}fork 创建子进程成功之后父进程和子进程谁先被 CPU 调度运行是由操作系统决定的
可以通过 fork 系统调用来创建子进程
fork 创建子进程的过程操作系统为了可以管理子进程会根据父进程的 pcb 创建子进程的 pcb并且子进程的 pcb 会和父进程的 pcb 指向同一块代码和数据 虽然父进程创建子进程后子进程指向父进程的代码和数据但是不同的进程在运行时是独立的父子进程在运行时也是独立的
kill -9 pid 功能杀掉进程
再次运行 process 之后在另一个窗口中输入 kill -9 父进程 pid此时子进程任然可以正常运行
父子进程是如何做到独立的呢
在代码层面可执行程序的代码都是二进制机器指令了是只读的不可能被修改因此父子进程可以一起读代码只需要记住自己进程执行代码的位置即可在数据层面Linux 操作系统采用写时拷贝的方式来保证数据的独立性即当某一个进程想要修改数据时操作系统会自己拷贝一份数据到别的位置然后进行修改
为什么一个函数会有两个返回值 因为一个函数在执行 return 之前函数的主题功能已经完成了对于 fork 函数在 return 之前已经创建好子进程了此时便有父子进程两个执行流于是父子进程都会执行 return 语句也就产生了两个返回值的现象
