进程的概念

一.进程和程序的理解

首先抛出结论：进程是动态的，暂时存在于内存中，进程是程序的一次执行，而进程总是对应至少一个特定的程序。

程序是静态的，永久的存在于磁盘中。

程序是什么呢？程序其实就是存放在我们磁盘上的可执行程序，它静态的，而且是永久存在的。

进程就是磁盘上的程序，加载拷贝到内存上运行起来的，这就是进程。

在windows上打开任务管理器，我们就可以看到操作系统中运行的所有的进程。

这里存在着很多进程，这么多进程，操作系统要不要将这些进程给管理起来呢？答案是肯定的。那又要如何管理呢？这就引出了之前说的冯诺依曼体系结构中的，先描述，再组织。

那要怎么将这些进程描述好，组织好呢？首先操作系统是C语言写的，C语言中描述一个物体的很多属性，都是通过结构体struct概括起来的。而描述进程的这个结构体的全部叫做：PCB。

二.进程的PCB

进程的PCB全称叫做进程控制块（process control block），PCB中部分内容如下：

struct xxxx
{
    //id（也就是pid）
    //代码数据地址
    //优先级
    //程序计数器（pc）
    //struct PCB*next
}

标示符：描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程。（pid）
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。（pc）
内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针。
上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据。
I/O状态信息：包括显示的I/O请求，分配给进程的I/O设备和正在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，使用的时钟总数，时间限制，记账号等。
其他信息等等……

进程的运作：

在这里插入图片描述

所以说：进程=可执行程序+内核数据结构（PCB）。

在Linux中，进程的PCB具体是struct task_struct{}

其中可执行程序已经被描述成了PCB，然后操作系统需要将PCB给组织起来，使用链表进行链接，于是对于进程的管理就成了对链表的增删改查。

这里的链表又和之前学习的双向头尾链表有点不同。

struct task_struct//PCB
{
    //各种属性
    struct dlist list;
}
struct dlist//链表
{
    struct dlist*prev;
    struct dlist*next;
}

PCB中有一个结构体对象list，然后该结构体中有prev和next指针将操作系统中PCB给组织起来。

这里不要认为进程的PCB只能存在链表中，操作系统中存在许多组织进程PCB的列表，像运行队列，阻塞队列等等。

后续细说。

三.task_struct中的pid和ppid

1.pid

task_struct中有很多属性，也就是很多字段，那它的核心字段有哪些呢？-贯彻整个的学习的过程。

这里我要说到一个核心字段pid（process id），也就是标识该进程的一个数字，表明它是独一无二的一个进程。

这里我们写一个小小的代码来看看进程的pid。

①test.c文件中，写一个死循环的程序。

#include<stdio.h>                                                                                #include<unistd.h>
int main()
{
     while(1)
     {
        printf("这是一个进程\n");
        sleep(1);
     }
 return 0;
 }

②makefile自动化构建代码。

mycode:test.c
	gcc -o $@ $^
.PHONY:clean
clean:
	rm -f mycode

然后我们使用make创建出可执行程序，然后执行该可执行程序，于是该可执行程序就变成了进程。

这里鼠标右键，点击复制SSH渠道，为了方便我们观察进程的运行和进程的pid的变化。

使用脚本查看该进程的pid：ps ajx | head -1 && ps ajx | grep mycode

该进程我们写的死循环，它就在一直运行起来的，每次我们使用这个这个脚本查看进程，可以看出mycode进程的pid一直没变过，因为该进程一直在运行。而每次使用该脚本，我们都会使用grep这个程序，一瞬间，grep进程就运行起来并马上死亡，于是看到每次grep，它的pid都会发生变化。

在左边进程一直在运行，可以使用ctrl+c，终止该进程，再使用该脚本查看，就发现该进程pid就看不到了。

还可以使用这个命令来杀死进程：kill -9 进程的pid（无脑杀死进程，后续说的僵尸进程没有办法杀死）

2.ppid

这里可以看到除了进程的pid之外，进程还有ppid，而且ppid的值一直没有变过。

解释：进程中除了自己的pid之外，还有父进程的pid，父进程的pid，在子进程来看就是自己的ppid。

那这个父进程到底是谁呢？父进程其实是bash，也就是我们的命令行解释器。

bash是一直不变的，我们在bash下创建的进程，都是bash的子进程。

马上我们使用函数getpid()和getpppid()就验证了。

四.系统调用接口getpid()和getppid()

上述中，我们使用脚本来查看一个进程的pid，每次都这样子来查看进程的pid就很麻烦，于是有两个系统调用接口就可以直接查看进程的pid和ppid，现在我们直接演示。

注意系统调用接口函数在man 2号手册里面查找，而各种库函数都是在man 3号手册中查找的。

修改源代码：

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
int main()
{
    while(1)
    {
        printf("这是一个进程,pid:%d,ppid:%d\n",getpid(),getppid());
        sleep(1);
    }                                                                                       return 0;
}