【Linux】深入理解进程概念

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前言

本篇文章继上一篇的冯诺依曼体系结构和操作系统这两个软硬件的概念之后，开始讲解Linux下三座大山之一的进程。

因为进程概念虽然不是很多，但比较难以理解，因为它离我们日常生活比较远，比较抽象，本文章以最平易近人的语言和生活中我们都熟悉的例子对进程进行剖析，希望这篇文章能进一步帮助你理解进程的概念，吃透Linux的其中一座大山。

废话不多说，我们现在开始。

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浅谈进程概念

• 进程到底是什么呢？

这里给出一个比较简单的理解：

一个加载到内存的程序就叫做进程。

正在运行的程序，也叫做进程。

我们可以这样理解，进程，进：进入，程：程序，进入内存的程序，就是进程。

自从我们理解冯诺依曼之后，程序加载到内存这件事情我们就可以轻松理解。前面我们讲过，操作系统是一款进行管理的软件。 既然操作系统是软件，那就应该也会被加载到内存中运行。我们平时所说的启动电脑，就是先启动操作系统，也就是将操作系统加载到内存中。

以我的电脑为例，当打开任务管理器时，下面一览无余的任务等，这些就是进程，正在运行的程序。

1. 进程和操作系统的联系

其实，程序是一堆数据和代码，最先是被存放到磁盘中。我们知道启动电脑时，操作系统也会被加载到内存中运行，在内存中有一块空间属于操作系统自己的数据和代码。

当我们想要运行整个程序时，由于CPU只会和内存打交道，不会直接和磁盘交互，这就注定了程序想要运行必须加载到内存中，这个同时也遵守了冯诺依曼体系结构。

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• 这时候我们仔细想想，只能由一个程序能加载到内存里面吗？

其实并不是，我们玩电脑的时候，会同时启动几个软件，我们会一边看b站一边登录qq和微信，一边敲代码，这些都可以同时进行。

所以，一个操作系统，是可以同时运行多个进程的！

这就像大学里面有大一的，有大二的，有在实习的，有天天在宿舍打游戏的一样，一个操作系统要想同时运行那么多个进程，就必须将进程管理起来！

• 操作系统如何管理进程呢？

还记得上篇文章那句贯穿整个Linux的话吗？

先描述，再组织

描述的过程就是让操作系统先认识进程，再将进程用一个struct结构体描述起来，然后将众多进程全部都具体化，而对于进程的管理无非就是多一个进程，少一个进程等等这些操作，所以操作系统再将进程组织起来，就能达到管理。

2.描述进程的对象——PCB

从上面我们可以知道，任何一个程序，加载到内存时，操作系统对进程进行描述时，会把进程具象化成一个struct结构体，而这个结构体就是PCB，全称是Process Ctrl Block：进程控制块。

怎么理解进程PCB？

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• 这里有一个问题：人是怎么认识一个事物的？

假如这里有一个苹果，我们都会说，这个苹果是圆的，是红色的，大大的一个东西，还是一个甜甜的水果。

又譬如对你大学舍友的描述，长得怎么样，两个眼睛扛着两片眉毛，一个鼻子，一张嘴巴，爱好什么，喜欢做什么等等。

可以看出来，这些描述一个事物，就是通过事物本身的属性来描述的！

其实我们对一个事物本身并不了解，而是通过该事物的大量属性来了解这个事物，当属性足够多时，这一堆属性的集合，就是目标事物本身！

所以描述进程的对象——PCB，就是进程属性的集合！

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到这里我们再对程序加载到内存这件事情进一步详谈：

程序加载到内存中时：

• 1.把数据和代码都加载到内存中
• 2.同时创建描述该进程的PCB对象并加载到内存中

这就像是，大学新生考上了某所学校时，要证明我真正在那所学校了，就需要在学校的教务系统录入我的名字信息等等。也许该名同学还在放暑假，可是当学校教务系统有该同学的信息时， 就表明这名同学真正的来这所大学就读了。

深谈进程概念

从前面我们可以知道，一个程序加载到内存，一是程序本身的数据和代码加载到内存，二是操作系统创建了一个PCB对象并加载到内存；

所以，单纯的数据和代码不叫进程，单纯的PCB对象也不叫进程，而是数据和代码 + 描述该进程的PCB结构体 = 进程！
1）进程的数据和代码是程序员写的
2）描述该进程的PCB结构体是操作系统维护的

可以想想，在学校中我们对学生的管理是看学生的及格率，挂科率，学分绩，宿舍号等属性进行管理的。

所以，操作系统对进程的管理并不是对数据和代码的管理，而是对描述该进程的PCB结构体进行管理！

因为这个内核PCB结构体就是该进程属性的集合！

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可是，操作系统对进程进行管理，不只是要知道该进程的属性值，还要获取进程的数据和代码。因此，在描述该进程的PCB结构体中，一定有指向该进程数据和代码的指针信息！

就像管理学生，学校老师如何通过学生的属性去获取指向学生数据的 “ 指针信息 ”？

其实就是手机号。手机号是该学生的属性值，但是这个属性可以找到学生这个人！

以上就是关于操作系统如何对进程进行描述的过程。

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3. 对进程的组织操作

通过上面的信息可以知道，操作系统会对多个进程进行描述，管理这些进程的时候就管理对应描述进程的PCB对象就可以了。

在PCB结构体中大概有这些信息：

前面说过，操作系统对进程的管理方式是：
先描述，再组织。

那么该如何对那么多的进程组织起来呢？
其实我们可以再PCB结构体中再加一个指针信息：

struct PCB* next，该指针指向下一个PCB结构体对象，如下图：

从而将操作系统对进程的管理转化成对一个链表的增删查改！

这个过程就是对进程进行组织的过程！

总结：进程 = 内核PCB数据结构 + 自己的代码和数据。
操作系统对进程的管理是先描述，再组织的过程；操作系统对进程的数据管理是被弱化的，更重要的是对进程的PCB结构体进行管理，然后将这一个个的PCB结构体连接起来，就形成了对链表的增删查改。

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总结

本篇文章重点在于理解进程的概念就可以了，进程的相关内容比较多且难以理解，从进程概念入手是最合适的，后面会持续更新如何创建进程，进程的状态等详细的内容，更好地理解进程，贯穿整个Linux。