【Linux】从零开始认识进程 — 前篇

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了【Linux】从零开始认识进程 — 前篇。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
我从来不相信什么懒洋洋的自由。我向往的自由是通过勤奋和努力实现的更广阔的人生。。——山本耀司

1 认识冯诺依曼体系

学习进程,我们需要对计算机操作系统 有一个初步的了解,也就是经典的冯诺依曼体系:
计算机的逻辑结构。冯·诺依曼从逻辑入手,他的逻辑设计具有以下特点:
(1)将电路、逻辑两种设计进行分离,给计算机建立创造最佳条件;
(2)将个人神经系统、计算机结合在一起,提出全新理念,即生物计算机。
符合人们的一般认知:
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
我们所认识的计算机,都是有一个个的硬件组件组成

  1. 输入单元:包括键盘, 鼠标,扫描仪, 写板等
  2. 中央处理器(CPU):含有运算器和控制器等
  3. 输出单元:显示器,打印机等

关于冯诺依曼体系结构,必须强调几点:

  1. 这里的存储器指的是内存
  2. 不考虑缓存情况,这里的CPU能且只能对内存进行读写,不能访问外设(输入或输出设备)外设(输入或输出设备)
  3. 要输入或者输出数据,也只能写入内存或者从内存中读取。
  4. 一句话,所有设备都只能直接和内存打交道。

对冯诺依曼的理解,不能停留在概念上,要深入到对软件数据流理解上

了解冯诺依曼体系结构,接下来我们来认识操作系统

2 操作系统

操作系统可以理解为硬件和用户层面之间的一个软件。让用户通过操作系统可以来对硬件进行访问。那为什么不让用户直接操作硬件呢?打个比方:
我们把银行抽象为一台电脑,银行的金库是我们的硬盘,而我们想要去银行取钱或存钱(获取数据/存入数据),那你说如果我们每个人都可以进入到金库自行行动,(相信大家都是有道德感的人,会如实操作),但群众中里肯定有坏人,假如他存1000元,却报告存了10000元,那银行系统就要崩溃了。所以才会有银行柜台(相当于操作系统提供的接口)让我们可以正常进行操作,不会发生恶性事件

操作系统是必然存在的在整个计算机软硬件架构中,操作系统的定位是: 一款纯正的“搞管理”的软件
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

设计OS的目的:

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

这里通过一个图示,供大家学习使用:

【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
系统调用和库函数概念:

  1. 在开发角度,操作系统对外会表现为一个整体,但是会暴露自己的部分接口,供上层开发使用,这部分由操作系统提供的接口,叫做系统调用。
  2. 系统调用在使用上,功能比较基础,对用户的要求相对也比较高,所以,有心的开发者可以对部分系统调用进行适度封装,从而形成库(lib),有了库,就很有利于更上层用户或者开发者进行二次开发。

这里也可以解释为什么有些代码不具有跨平台性了:
因为直接访问的操作系统的调用接口与平台紧密相关。平台不同(操作系统不同)那系统调用接口,返回值等大概率不同,所以不具有跨平台性
c/c++ 具有跨平台性

接下来我们来学习进程!

3 进程

3.1 什么是进程???

相信大家一定对这个词充满陌生(不管你陌不陌生,反正我第一眼看是不理解什么是进程,太抽象了),但实际上,我们每天都在接触进程(除非你不玩手机,不用电脑)。那我们就俩看看电脑的进程是怎样的吧:
非常简单,我们打开任任务管理器,看见的都是正在进行的进程
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
这都是正在进行的进程,所以进程并不高深,是十分常见。
基本概念:

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

我们也同任务管理器看到,进程是可以同时存在非常多的

3.2 进程管理

我们知道了进程是什么,那接下来我们来聊聊进程是如何进行管理的吧

进程是通过PCB来进行描述和管理的
进程 = PCB + 自己的数据和代码

PCB

PCB 实质上是一种结构体,里面包含该进程的信息,和下一进程的地址:类似如下结构

struct PCB{
	//所有属性
	//指向下一个进程
	struct PCB* next;
	//内存指针
	//储存对应数据,代码等
	//....
}

一个进程一定要有一个PCB。

那为什么要有PCB呢???:因为操作系统(os)要对进程进行管理!!!

3.3 Linux中的进程

每个操作系统都有自己对应的PCB模块,那我们来看一下linux 的PCB是什么样子:

struct task_struct{
	//Liunx 进程控制模块  
}

在linux里,通过链表进行的PCB管理 ,同时使用队列里选择任务进行运算。即:

  1. 在队列里取出任务
  2. 找到任务对应的PCB
  3. 通过PCB调用对应数据进行CPU运算。

调度运行进程,本质就是让进程控制块task_struct进行排队!!!

在根据进程的概念我们可以理解linux的进程为:
进程 = 内核task_ struct结构体 + 程序的代码和数据

深入理解

现在我们来进入到linux中来看看进程的Task_struct本身内部的属性都有哪些???
现在,linux 启动!!!
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
. / 的本质就是让系统创建进程并运行 (此外每个指令也是一个可执行程序)
我们自己写的代码形成的可执行程序 == 系统命令 == 可执行程序。
在Linux 中大部分的执行操作本质都是运行进程!!!

现在我们再来看看Linux中的“任务管理器”,让我们一起来看看然后才能查看进程
ps ajx 可以查看我们的进程,为了方便演示我们使用grep 来进行一下筛选:
ps ajx | grep myprogress
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习在下面的 grep -…也是我们的进程,因为每次grep查找 都会形成进程 因而就会出现两个进程。
接下来我们来认识一下具体属性:
我们使用ps ajx | head -1(即只打印第一行)
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
然后怎么查看对应信息呢???光看到这一行也无法理解
使用指令 && 指令 即可:
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
这样我们成功打印出来进程信息,我们来认识一下:

  1. PID : 每一个进程都要有自己的唯一标识符,叫做进程PID

那么我们能不能通过可执行程序自己查到我们的PID呢?(这样就省去ps命令了)。
当然可以!!!
pid 储存在 struct task_struct 中,而struct task_struct 是内核数据结构,用户不能轻易访问(上面有讲到为什么不能访问),那么如何才能获取呢???当然是使用系统提供给我们的接口了
pid_t getpid() 就是这样的接口。我们把接口加入到我们的代码中试试。
(getppid () 是返回父进程 )
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
我们验证一下,PID是否正确:
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
显然 pid 的打印是正确的!!!

我们可以成功进行进程了,那么有没有方法可以结束进程呢???
当然有了!
kill -9 pid 就可以干掉想要结束的进程了,(kill是不是非常霸气!!!,起码把微软的结束进程霸气多了)
我们来尝试一下:可以看到我们成功kill 掉了正在进行的进程!
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
记住:

  1. Ctrl + C 就是在用户层面终止进程,kill -9 pid 可以用来直接杀掉进程!!!

3.4 进程创建

首先来解释一下父进程,ppid 是父进程的ID
pid_t getppid()返回父进程的ID,而子进程是由父进程创建的,这里只做了解。
下面演示一下如何获取父进程的ID:
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
这样我们就获取到了父进程ID。
当我们多次运行时,每次进程PID都是不同的,但是父进程ID是相同的(每次运行 PID 不同是正常的)

那我们追溯一下这个父进程到底是谁
同样使用grep差找到该进程
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
可以看到的 父进程是bash,什么是bash???可以先理解为命令行解释器。目前还没有深入探讨的能力

接下来我们来尝试是否可以手动实现创建子进程
首先来认识一下 fork函数
fork() (可以通过运行 man fork 认识fork)

  • fork有两个返回值
  • 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)
  • 创建一个进程,本质是系统中多一个进程,多一个进程,就是多一个内核task_struct
  • 父进程的代码和数据是从磁盘加载来的,子进程的代码和数据会默认进程父进程的代码和数据

为什么要创建子进程呢:因为我们想要通过子进程与父进程执行不一样的代码,在特殊情况下可以提高运行效率。

接下来我们来认识一下fork()函数的返回值,因为他两个返回值(与以往的认识函数不一样)。

  1 #include<stdio.h>  
  2 #include<unistd.h>  
  3 #include<sys/types.h>  
  4   
  5 int main(){  
  6   
  7   printf("process is running ,only me! pid: %d \n",getpid() );  
  8   fork();  
  9   pid_t id = fork();  
 10   
 11   if(id == -1) return 1;  
 12   else if(id == 0){  
 13     //child  
 14     while(1)  
 15     {   
 16       printf("id : %d I am child process,pid: %d, ppid: %d\n",id,getpid(),getppid());         
 17       sleep(1);                    
 18                                    
 19     }                              
 20   }                                
 21   else{                            
 22     //parent                       
 23     while(1){                                               
 25       printf("id : %d I am parent process,pid: %d, ppid: %d\n",id,getpid(),getppid());  
 26       sleep(2);                    
 27     }                              
 28                                    
 29   }                                
 30                                                 
 31   } 

简单写一下测试程序,来看效果:
可以看出是成功运行出子进程和父进程
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
刚才的代码,在9 行 fork()之后,子进程和父进程是共享的,因为我们进行了判断,所以子进程与父进程会执行不一样的代码,在之前学习的语法中,if 与 else 的代码不可能一起运行,这是因为之前学习的都是单进程,在多进程中可以做到,即使这样,那也也有很多疑问:

  1. 同一个 id 为什么可以即等于零 又 不等于于零???
  2. fork()两个返回值是怎么回事???

问题1 涉及虚拟地址空间,我目前还没有了解。

那我们来看fork函数(由OS提供),在代码执行的过程中,子进程就已经存在了,可以被调度了。

在任何操作系统中,进程一定要做到:进程具有独立性 ,PCB = 内核数据结构task_struct +代码与数据(只读
那么如何查看该进程使用了哪些数据和代码呢???
使用ls /proc/pid -d就可以查到该进程的数据:
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
我们详细展开即可查看:
【Linux】从零开始认识进程 — 前篇,一起学Linux吧!,linux,运维,服务器,c++,学习
其中的exe 指向 是从什么路径下的文件加载的可执行程序。
在进程结束之后对应路径也会被销毁。

总结

  1. 进程 = 内核task_ struct结构体 + 程序的代码和数据
  2. ps ajx 可以查看我们的进程,为了方便演示我们使用grep 来进行一下筛选:ps ajx | grep myprogress
  3. PID : 每一个进程都要有自己的唯一标识符,叫做进程PID
  4. pid_t getpid() 获取pid
  5. 当我们多次运行时,每次进程PID都是不同的,但是父进程ID是相同的(每次运行 PID 不同是正常的)
  6. fork() 有两个返回值,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),创建一个进程,本质是系统中多一个进程,多一个进程,就是多一个内核task_struct ,父进程的代码和数据是从磁盘加载来的,子进程的代码和数据会默认进程父进程的代码和数据

送给大家一句话:

我从来不相信什么懒洋洋的自由。我向往的自由是通过勤奋和努力实现的更广阔的人生。。——山本耀司文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-841295.html

Thanks♪(・ω・)ノ谢谢阅读!!!

下一篇文章见!!!

到了这里,关于【Linux】从零开始认识进程 — 前篇的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 从零开始学习Linux运维,成为IT领域翘楚(九)

    Service命令 服务(service) 本质就是进程,但是是运行在后台的,通常都会监听某个端口,等待其它程序的请求,比如(mysql , sshd 防火墙等),因此我们又称为守护进程。 语法: 注意: 示例1 查看当前防火墙的状况,关闭防火墙和重启防火墙。 Systemd命令 Linux的启动一直采用init进

    2024年02月03日
    浏览(52)
  • 【Linux】从零认识文件操作

    送给大家一句话: 要相信,所有的不美好都是为了迎接美好,所有的困难都会为努力让道。 —— 简蔓《巧克力色微凉青春》 在C语言已经掌握文件操作的一些接口,接下来我们来从操作系统的层面来理解文件操作!!! 基础IO的篇章我们将讲解以下内容: 复习C文件IO相关操

    2024年04月10日
    浏览(33)
  • Linux进程的认识

    查看进程指令proc/ps/top 注意哦, 我们经常使用的指令, 像ls, touch…这些指令在启动之后本质上也是进程 proc 是内存文件系统, 存放着当前系统的实时进程信息. 每一个进程在系统中, 都会存在一个唯一的标识符(pid - process id), 就如同学生在学校里有一个专门的学号一样. 大多数进

    2024年02月15日
    浏览(78)
  • 跟我一起从零开始学python(十)Hadoop从零开始入门

    回顾之前讲了python语法编程 ,必修入门基础和网络编程,多线程/多进程/协程等方面的内容,后续讲到了数据库编程篇MySQL,Redis,MongoDB篇,和机器学习,全栈开发,数据分析前面没看的也不用往前翻,系列文已经整理好了: 1.跟我一起从零开始学python(一)编程语法必修

    2024年02月11日
    浏览(39)
  • 【Linux】第八讲:Linux进程信号详解(一)_ 认识信号 | 产生信号

    「前言」文章是关于Linux进程信号方面的知识,本文的内容是Linux进程信号第一讲,讲解会比较细,下面开始! 「归属专栏」Linux系统编程 「主页链接」个人主页 「笔者」枫叶先生(fy)  「枫叶先生有点文青病」「每篇一句」  人生天地间,忽如远行客。 ——《乐府·青青陵上

    2023年04月25日
    浏览(47)
  • 【Linux】从零开始学习Linux基本指令(三)

    🚩 纸上得来终觉浅, 绝知此事要躬行。 🌟主页:June-Frost 🚀专栏:Linux入门 🔥该文章主要了解Linux操作系统下的基本指令。 ⚡️该篇为Linux指令部分的终章,如果您想了解前两篇文章的内容,可以在阅读本文后点击👉【Linux】从零开始学习Linux基本指令(一) 和 【Linux】从零

    2024年02月08日
    浏览(45)
  • 【Linux】从零开始学习Linux基本指令(二)

    🚩 纸上得来终觉浅, 绝知此事要躬行。 🌟主页:June-Frost 🚀专栏:Linux入门 🔥该文章主要了解Linux操作系统下的基本指令。 ⚡️上一篇可以看这里 👉【Linux】从零开始学习Linux基本指令(一) 了解更多。 语法 :man [选项] [命令] 功能 :可以访问Linux手册页,查看Linux中的指

    2024年02月08日
    浏览(46)
  • 【Linux】从零开始学习Linux基本指令(一)

    🚩 纸上得来终觉浅, 绝知此事要躬行。 🌟主页:June-Frost 🚀专栏:Linux入门 🔥该文章主要了解Linux操作系统下的基本指令。  在计算机发展过程中,先出现的是指令,后来才有了图形化界面。指令操作和图形化界面操作在 本质上是相同的 ,都是用户与操作系统交互的方

    2024年02月08日
    浏览(44)
  • 【Linux】开始学习进程替换吧!

    送给大家一句话: 人生中有些事,你不竭尽所能去做,你永远不知道你自己有多出色。—— 尾田荣一郎《海贼王》 通过学习进程替换,我们可以体会到多语言混搭的快乐,可以从C语言直接蹦到python ,也可以从c++里运行java代码。是不是很厉害!这是通过调度多个进程的效果,

    2024年04月09日
    浏览(42)
  • 【Linux】开始掌握进程控制吧!

    送给大家一句话: 我并不期待人生可以一直过得很顺利,但我希望碰到人生难关的时候,自己可以是它的对手。—— 加缪 通过对进程的学习,我们对虚拟地址,页表,物理地址有了大概认识。我们平时使用的地址都是虚拟地址,通过页表可以访问物理地址(统一的视角进行

    2024年04月10日
    浏览(33)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包