操作系统：进程

1.进程

1.1.进程的基本概念

1.2.进程控制块（PCB）

1.3.进程与PCB

1.4.进程的其他知识

1.4.1.进程与父进程

1.4.2.Linux中进程的创建方式

1.4.3.进程详细信息查看

1.进程

1.1.进程的基本概念

*课本概念：程序的一个执行实例，正在执行的程序等

*内核观点：担当分配系统资源（CPU时间，内存）的实体。

我们在实际使用计算机的场景中，操作系统会同时运行多个程序，也就是拥有多个进程，我们从操作系统的思想“先描述再组织”中可以知道，为了便于管理，就需要描述个体程序，然后用数据结构串联，这里也就是进程和程序的差别。

用人话来说：进程是可执行程序加上内核数据结构（PCB）

1.2.进程控制块（PCB）

*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的集合。

*课本上称之为PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是: task_struct

并且我们知道操作系统是c语言实现的，那么我们可以大致建模task_struct

// 对进程的描述
struct task_stcuct
{
	// ... 标识符、状态、优先级
	// ... 下一个进程的地址
	// ... 进程对应代码、数据的虚拟地址
    // ... 等等
};

管理进程的时候对该进程没关系，而只关乎进程的信息。进程对应的PCB作为操作系统便于管理的一个个体单位。

task_struct的串联

如图PCB的串联并不是直接用PCB设置内部指针来实现的，而是通过套上一个list结构体，在通过list里面的指针来进行连接，这样子会不会显得比较麻烦？但是我们想了想，如果只用内部指针，就如同一个一维的链表一样，即某个PCB只在一条链表上。实际场景中，某个PCB可能在多个链表中，甚至队列中、各种其他结构中！

那么如何找到task_struct的首地址呢？答：通过偏移量的计算来查找，对于上图就是

task_struct_current = (task_struct*)(int)&list - (int)&(task_struct*)0->list

1.3.进程与PCB

我们已经大概知道了进程与PCB，那么在实际上进程和PCB是如何配合的呢？接下来我们用一个程序的场景来描述一下。

当我们在运行多个程序时，即需要往内存中加载多个进程，就需要有多个PCB来对应各自的进程这样子能够有序的管理，并且操作系统会形成PCB链表。

那么最终我们发现CPU在运算时，直接读取PCB的信息找到进程再进行程序的运行。然后通过PCB链表进行下一个程序的运算，所以对于进程的管理最终变成了对链表的增删查改

1.4.进程的其他知识

1.4.1.进程与父进程

如图，我们知道PID是当前进程的代号，PPID是当前进程父进程的代号，当我们在命令行中不断地终止再启用某个进程，会发现PID会改变，PPID却不变，这是为什么呢？首先进程是动态的，所以不同时间片下进程的代号分配会不一致，但是命令行的进程的父进程是固定的，我们通过过滤可以查看进程21070下

发现这个进程是bash，即为命令行解释器，那么有bash是命令行进程的父亲

1.4.2.Linux中进程的创建方式

创建一个进程的，就是想操作系统中申请内存，保持当前进程的可执行程序和task_struct对象，并将tast_struct对象添加到进程列表中。

1.命令行中直接启动进程 ---通过bash手动创建

2.通过代码来进行进程创建 ---通过fork()函数自动创建

！！！另外启动进程，本质上是创建进程，一般是由父进程来创建。

!!! 通过系统调用创建进程---fork()函数

fork()函数作用：创造一个子进程

*fork有两个返回值，给子进程返回0，给父进程返回进程PID

*父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份（采用写时拷贝)

  int main()
{
	int ret = fork();
	while(1)
    {
		if(ret < 0)
		{
		   perror("fork");    
		   return 1;
		}
		else if(ret == 0)
		{ //child
			printf("I am child, pid: %d,  ppid: %d, ret: %d\n", getpid(), getppid(), ret);
		}
		else
		{ //father
           printf("I am father, pid: %d, ppid: %d ret: %d\n", getpid(), getppid(),ret);
		}
		sleep(1);
     }
    sleep(1);
	return 0;
  }

这里当我们打印分别打印父子进程的&id会有一个地址对应两个值，这里我们在后续的进程地址空间会解释，就不在这用大篇幅说了!

这份代码体现了fork()函数能够创建两个进程，通过先创好的父进程，再创建子进程

我们在通过Linux的指令查看进程信息，发现一个fork()确实可以实现两个进程。

总结：

*子进程可以有多个，父进程只能有一个！父进程通过子进程标识来控制子进程。

*fork()函数前的代码由父进程执行，fork()后的代码由父子进程各自执行，也就是实现分流！

这时我们开始思考为什么要创建子进程？试想一个场景，当我们在看视频时本质上就是加载数据，也就是需要边下载边播放，那么这个就是两部分操作独立进行，而通过fork()函数后，父子进程独立执行分流向各自的代码块进行操作。那么不就可以实现我们生活中的一些场景吗？

再结合我们进程会有相应的PCB，那么创建子进程后会以父进程为模版，为子进程创建PCB，并且和父进程共享代码和数据（当数据修改时，需要进行写时拷贝，各自拥有一份，防止破坏进程之间的独立性），并且在不同的时间片各自被CPU调度，继续往后执行，这里也体现了进程的独立性。

因为fork()中拥有两个进程，所以最后也return两个值，即fork()拥有两个返回值

1.4.3.进程详细信息查看

当我们运行进程时，通过PID我们可以找到该进程的临时文件夹，可以看到里面的信息

这里我们可以看到进程对应的exe文件的位置，就在跟code所在的文件夹test中，也就是在cwd中。那么cwd是什么呢？cwd是当前工作目录，因为进程启动时会找到当前工作目录，默认情况下的路径。这时我们联想到当初C语言学习中，文件操作相关函数，当没有文件时，fopen()会创建一个文件，恰好在当前工作目录下。

当我们杀掉这个进程时，PID为13954对应的临时文件夹就被释放了