Linux操作系统--进程概念

Linux操作系统–进程概念
一、什么是操作系统？
操作系统也是一个软件
操作系统 = 操作系统内核 + 一组应用
操作系统内核：操作系统管理计算机资源的代码
一组应用：应用软件
二、操作系统是怎样来管理计算机资源的呢？
管理 = 描述（struct） + 组织（使用某种数据结构）
操作系统通过描述和组织的方式来管理计算机的软硬件资源
描述：

Linux操作系统是使用进程控制块来描述进程的
1、进程控制块：本质上是一个结构体struct task_struct{ }; 一般使用他的别名：PCB（process control block）
使用 ps aux 命令可以查看当前进程

对上图各个部分进行分析一下
USER：该进程属于哪一个用户
PID ：进程号
STAT：当前进程状态
START：进程启动时间
TIME：占用CPU时长
COMMAND：进程启动的命令
2、当一个程序启动后操作系统内核会维护一个task_struct这样的一个结构体，并且在/proc/[pid] 文件夹下保存与当前进程相关的文件，但这个文件夹并不是一直存在系统中的，只有进程运行的时候才会存在，进程退出的时候就会被操作系统清理。
3、前台进程：在命令行中启动一个程序时，不能输入命令或输入命令无效
结束前台进程：ctrl + c
三、进程状态：
1、运行状态：进程此时拥有CPU，可以进行计算
2、就绪状态：在就绪队列中等待CPU资源
3、阻塞状态：等待标准（IO）进行数据输入，如果一直没有准备好数据，当前进程就会一直处于阻塞状态（死等）
Running(r )：运行状态
sleeping(s)：可中断睡眠状态
Disk sleep(D)：磁盘睡眠状态，不可打断
trace stop(t)：跟踪状态 在gdb调试中会出现跟踪状态
X：死亡状态：程序员是看不到的，在进程退出的时候才能看到，在task_struct中存在
Z：僵尸状态
僵尸状态产生的原因：由于子进程退出，父进程来不及回收子进程的退出资源，而导致子进程变成僵尸状态，子进程的PCB并没有被内核释放，释放这样的PCB需要父进程进行回收，僵尸进程一般被强杀不了
僵尸进程的危害：泄露操作系统的资源，僵尸进程的PCB并没有被释放
四、孤儿进程
父进程先于子进程退出，子进程会被1号进程领养
领养原因：当子进程退出的时候需要回收他的退出信息
1号进程：操作系统启动的第一个进程，好多进程都是被1号进程创建的，又称为Init进程
注意：进程是有僵尸状态的，并没有孤儿状态
五、上面提到了父进程和子进程，那么父子进程是什么？又是怎样创建的？
1、先介绍两个接口
系统调用：pid_t getgid(void) 获取当前进程的pid的接口
系统调用：int fork() 创建进程，
直接上代码更容易理解：

这个代码会输出父进程pid和子进程pid
子进程就是父进程的一个深拷贝，但是用上图代码中分支语句可以区分父子进程的不同的逻辑
六、进程虚拟地址空间
1、当创建一个子进程时，子进程会拷贝父进程的页表结构，即将父进程虚拟地址空间和物理存储之间得映射关系也拷贝
2、如果创建完子进程，子进程也会通过页表结果映射到物理内存的同一块区域
3、如果父子进程都不进行修改，则映射的关系不会改变（写时拷贝技术）
4、写时拷贝：当父子进程当中有一方进程修改数据时，就会重新开辟一段空间，将子进程的映射关系修改

5、进程虚拟地址空间 = 页号 + 页内偏移
页号：进程会将虚拟地址空间分成一页一页的结构
块号：物理内存被分成不同的块，每一块都有一个块号