Linux 进程(一)

1 操作系统

        概念：任何计算机系统都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(OS)。笼统的理解，操作系统包括

        内核（进程管理，内存管理，文件管理，驱动管理）
        其他程序（例如函数库，shell程序等等）

1.1 管理概念 

        在计算机开启后，第一个被加载的软件就是操作系统。根据上图可以看出操作系统与底层硬件之间还有着各种驱动，操作系统对驱动做管理，驱动再对底层硬件做管理(不包括特殊情况)。

        首先我们要谈的第一个问题就是管理，操作系统是如何管理下层的软硬件呢?

        我们类比校园中的校长和学生的关系，来解释操作系统和底层硬件的关系。

        校长在管理偌大的学校的时候，并不会和每一个学生见面，也并不会深入的了解到每一个学生，那么，学生中的，张三，李四 ... .... 挂科太多被校长开除了，这是为什么呢？因为校长拿到了他们各科成绩的数据！在这种情况下，校长就属于管理者，张三，李四 ... ....属于被管理者。

        此时我们能得出第一条信息，就是管理者和被管理者并不需要见面。管理者的核心工作是做决策，做决策是根据数据来做。

        那么校长又是如何拿到数据的，通过辅导员拿到数据。在开学的第一天你就要填写各种表上交你的信息。

        面对这些庞大的数据，校长通过辅导员收集上来的表来获取每个学生的信息，表格中的每一项属性都是学生说具有的，只是每个学生的数值是不一样的。

        学校中的学生成千上万，校长的工作也从管理学生，变成管理学生的信息。

        此时校长恰好是程序员出身，用学生的属性定义为一个结构体，然后每个结构体里面都有一个指针，指向下一个结构体。校长需要c语言成绩最好的，谁跑步最快的，谁挂科最多，都可以在这张链表中查，当有田径会校长通过查链表就知道派谁去，当考试完成后校长通过查链表就知道，该让谁滚蛋(滚蛋后校长就把该同学的节点删除)，这样通过管理数据管理链表，就能实现对学生的管理。校长的工作也就变成对链表的增删查改！

        从上面的分析，我们可以得出。管理者是根据数据做决策，管理者拿到数据通过次级管理者，管理者对人的管理转化成对数据管理。

        我们不妨可以将操作系统看作校长，驱动程序看做辅导员，底层硬件看作学生。操作系统对底层硬件的管理就变成对底层硬件的数据做管理，数据通过驱动程序得到。我们将所有硬件所具有的所有属性定义成为一个结构体，然后每个硬件所具有的独特的属性在他的节点内进行描述！！最后通过指针链接形成链表(简单理解为链表)，最后将链表给到操作系统！

        以上操作系统的管理行为成为：先描述，在组织！

    1.2为什么要有操作系统 

        设计OS的目的：

        与硬件交互，管理所有的软硬件资源(对下)，
        为用户程序（应用程序）提供一个良好的执行环境(对上)

        良好是指的稳定、安全、高效的。

        当我们再来看这张图的时候就会发现，从最顶端的用户开始，的箭头依次向下。那么能直接访问操作系统，或者程序驱动，或者底层硬件吗？

        不能！！！每个用户都是一个独立的个体！如果任由他们任意的访问操作系统内部！那么其他的用户数据的安全性如何保障！！！ 并不是所有的用户和开发者都能够正确的访问驱动和底层硬件的(这些硬件也只有生产该硬件的厂商知道怎么用最好的方式去访问)，所以用户和开发者访问就有了一定的成本。操作系统的出现统一了驱动的管理形式。降低了开发者的使用成本，使开发变得更加高效。同时也能使计算机变得更加稳定。

        对于用户来说操作系统也为其准备了系统调用接口，在系统调用之上，也有库函数、shell外壳之类的。更加便捷了用户的访问。

 2 进程

        概念：

        我们先给出概念：进程 = 内核数据结构 + 可执行程序。

                      或者说    进程 = 内核PCB对象 + 可执行程序。

        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(结构体)的集合。
        课本上称之为PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是: task_struct。

        task_struct-PCB的一种

        在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。
        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。

        存在着这样的一个事实，我们可以同时打开qq，微信，王者荣耀。这些程序都在运行着，根据冯诺依曼体系结构，程序需要先被加载到内存上，然后才能被cpu所运行。那么操作系统需不需要管理可执行程序呢？可能是需要的！！操作系统是怎么管理呢？根据我们以上所得出来的结论，是先描述，再组织的！！

        那么为什么可执行程序加载到内存后，变成进程，我们要给每一个进程形成一个PCB对象呢?

因为操作系统需要管理。

        从上面的结构体可以简单的看出PCB是怎么对进程描述以及组织的。

        如果把头节点给到cpu，那么进程就可以跑就起来了。

        

        这个标识符就是pid 那么我们怎么在Linux下看到pid呢。

通过下面两个指令：

 写一段死循环：

        写出来的死循环效果如下： 

       每个进程的创建都有对应的pid ，那么我们该如何看到pid呢？

        指令：

 while :; do ps ajx | head -1 && ps ajx | grep myprocess | grep -v grep; sleep 1 ;done

        这一串指令就可以查看到当前运行程序的PID了： 

那么如何证明这个pid 就是当前进程的pid呢？

修改代码：

#include<stdio.h>2 #include<unistd.h>3 #include<sys/types.h>4 int main()5 {6 7   pid_t id = getpid();8   pid_t fid = getppid();9 10 11   while(1)12   {13     sleep(1);14     printf("i am a process,ppid:%d,pid:%d\n",fid,id);              15   }16   return 0 ;17 }

由此我们可以发现：这就是进程中的标示符：也就是我们要找的pid