Linux——进程

2025-04-27 15:01:53 3 阅读

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文章目录

1. 进程
1.1 基本概念
- 1.2 描述进程 -PCB
- - 1.2.3 介绍task_struct
- 1.3 查看进程
- 1.4 通过系统调用获取进程标识符
- 1.5 通过系统调用创建进程 -fork
2. 进程状态

1. 进程

1.1 基本概念

当我们编写完代码运行并让代码编译起来时，在当前路径下会出现由代码编译而成的可执行文件.exe。当我们运行这个可执行文件时，该程序便会被加载到计算机的内存当中，一些教材可能会把这个已经运行起来的程序叫做进程，其实这是不完整的，真实的进程还需要包括管理这个程序的PCB。

课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序。
内核观念：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

1.2 描述进程 -PCB

进程信息被放在一个叫做进程控制块（process control block）的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。
在教材中一般叫PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是task_struct.
PCB是一个结构体，是为了管理加载到内存的程序而产生的。

1.2.3 介绍task_struct

在Linux中每一个进程都由task_struct数据结构来定义，task_struct就是我们通常所说的PCB，它是队进程的唯一控制手段也是最有效的手段，当我们调用fork()时，系统会为我们产生一个task_struct结构。然后从父进程继承一些数据，并把新的进程插入到进程树，以待进行进程管理，因此了解task_struct的结构对于我们理解进程调度的关键。
task_struct是如何管理进程的，先描述，再组织。在task_struct结构中有以下定义：

进程状态，将记录进程在等待、运行、或者死锁。
调度信息，由哪个调度函数调度，怎样调度等。
进程的通讯情况。
因为要插入进程树，必须有联系父子兄弟的指针，当然是task_struct类型。
时间信息，比如计算好执行时间，以便于CPU分配。
标号，决定计进程归属。
可以读写打开的一些文件信息。
进程上下文和内核上下文。
处理上下文。
内存信息。
等等
因为每个PCB都是这样的，只有这些结构才能满足另一个进程的所有要求。
task_struct：

struct task_struct
{
	//标识符：描述本进程的唯一标识符，用来区分其他进程
	//状态：任务状态，退出代码，退出信号
	//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:包括程序代码的进程相关数据的指针，还有其他进程共享的内存块的指针。
	//上下文数据：进程执行时处理的寄存器中的数据。
	//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，计账号等。
	//...
};

具体结构看:task_struct结构体结构
提问：为什么程序加载到内存中，变成进程之后，我们要给进程形成一个PCB对象呢？
回答：因为操作系统需要进行管理，操作系统是无法直接对正在运行的程序做管理的，需要通过一个PCB来间接管理，PCB上有进程的信息，对PCB对象的管理其实就是对进程的管理。
所以：进程 = 内核PCB对象 + 正在运行的程序
这就是说，所有对进程的控制和操作，都只和进程PCB有关，和进程的可执行程序无关！如果你想，你可以把PCB放到任何数据结构当中。

1.3 查看进程

进程信息可以通过/proc系统文件中查看。

当你需要获取PID为1的进程信息，你需要查看/proc/1这个文件夹。
大多数进程信息同样可以使用top和ps这些用户级工具来获取。

ps aux | grep test | grep -v grep

过滤出于test有关的进程

1.4 通过系统调用获取进程标识符

进程id（PID）
父进程id（PPID）

#include 
#include 
#include 
int main()
{
    pid_t id = getpid();//获取该程序进程标识符id
    pid_t fid = getppid();//获取该程序进程父进程的标识符id
    while(1)
    {
        printf("i am process! pid = %d,ppid = %d
",id,fid);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

pid_t也是一个类型，就像int一样，int用来标识整型，pid_t就用来标识进程号类型。

如何判断确实是这样呢？

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

使用该条语句可以在屏幕中循环打印mybin的进程是否存在。

1.5 通过系统调用创建进程 -fork

运行man fork认识fork
fork有两个放回值。
父子进程代码共享，数据各开辟空间，私有一份（采用写时拷贝）
功能
fork是复制进程的函数，程序一开始就会产生一个进程，当这个进程（代码）执行到fork()时，fork就会复制一份原来的进程来产生一个新的进程，新产生的进程为子进程，而原来的进程为父进程，此时父子进程是共存的，他们会同时向下执行代码。
关于放回值
在父进程中，fork会返回新创建子进程的进程ID，在子进程中，fork返回0。如果出现错误，fork会返回一个负值。

也就是说，在fork函数执行完毕后，如果创建进程成功，则出现两个进程，一个子进程，一个父进程。在子进程中，fork函数返回0，在父进程中，fork返回新创建的子进程的进程ID。我们可以通过dork返回的值来判断当前进程是子进程还是父进程。

下面写一段代码，执行逻辑将会和过去不同。

#include 
#include 
#include 
int main()
{
	pid_t id = fork();
	if(id<0)
	{
		printf("出错！！！
");
		return 0;
	}
	if(id == 0)//子进程
	{
		printf("i am a precoss PID:%d PPID:%d
",getpid(),getppid());
	}
	else
	{
		printf("i am a precoss PID:%d PPID:%d
",getpid(),getppid());
	}
	}
	return 0;
}
//打印结果
/*
i am a precoss PID:29088 PPID:19144
i am a precoss PID:29089 PPID:29088
*/

运行结果：

简直匪夷所思！if里的内容和else里面的内容居然同时执行了。这是怎么回事呢？
就像前面所说，在fork函数执行完毕后，如果创建进程成功，则出现两个进程，一个子进程，一个父进程。子进程和父进程是同时运行的，可以看出两个程序，不过他们的代码数据是相同的。由由于fork在父子进程中的返回值不同，也就造成了这种看上去if和else同时执行的情况。