Linux—深入理解进程的概念，PCB，父子进程及查看进程信息的两种方法

进程的概念

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，内存）的实体。

?1.描述进程-PCB

我们知道程序是代码编译好后形成的可执行文件，存放在磁盘上。而我们通过学习冯诺依曼体系结构后知道，要想运行程序，需要先把磁盘上的程序加载（将程序拷贝到内存中）到内存上，那么这就是进程了吗？

这里在程序加载到内存之前，就有一个软件运行起来了，这个软件就是操作系统。实际上将程序加载到内存里就是操作系统完成的。往往我们会运行多个程序，将多个程序加载到内存中（这里我们暂且将其叫做"进程"），而操作系统是管理软硬件，进行资源分配的，因此操作系统就需要将它们管理起来，对于操作系统对事物的管理：先描述，再组织！！！??

那么操作系统又是如何描述，组织"进程"的呢？

我们知道操作系统是用C语言写的，因此操作系统会为每一个"进程"定义一个struct结构体，用来描述每一个"进程"，而struc结构体里面的内容包含了"进程"的各种属性，同时为了更加方便管理多个进程，这里选择链表进行组织，在struct结构体里加了一个指向下一个描述进程的结构体的指针。

struct XXX
{
    //进程的各种属性！！！
    
    struct XXX* next;//结构体指针,指向下一个描述进程的结构体
}

在操作系统中我们常常把用来描述进程的struct结构体叫做PCB（process control block，进程控制块）

虽然现在我们并不知道里面具有什么，但是根据常识，我们可猜测出一些：

struct PCB
{
    //id 进程标识符
    //代码地址&&数据地址
    //状态
    //优先级
    struct PCB* next;
}

所以我们现在回过头再来看

我们知道程序是一个在磁盘上的一个普通文件，当我们执行程序时，操作系统会把它的代码与数据加载(拷贝)到内存上,而操作系统为了管理这些，所以为每一个"进程"创建了一个PCB，里面记录了各种代码，数据等东西（这里使用指针指向数据所在地址的方式记录）。同时使用链表将各个PCB管理起来，

因此在操作系统层面上就形成了一个struct PCB* process list链表，所以对"进程"的管理就变成了对proc list这个链表的进行增删改查的管理。

我们可能经常会听老师说进程在排队。

现在我们可以知道进程在排队就是对进程的管理，操作系统会把对应进程对应的PCB找到并放到对应的队列里。

所以进程也可以被看成：

进程 = 可执行程序 + 内核数据结构（PCB）

内核数据结构存在的意义：方便操作系统对进程进行管理！

在Linux中进程的PCB具体是struct task_struct{},通过双链表将其连接起来

2.进程标识符pid

每一个进程都有一个对应的pid

查看当前进程的信息：

ps ajx

这个是查看当前所有进程的信息，不利于我们查看我们想看的进程信息，

我们写一个无限循环的程序，并执行

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    while(1)
    {
        printf("这是一个进程\n");
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

然后指令：

ps ajx | head -1 && ps ajx | grep mybin
//ps ajx |  head -1 将进程信息的第一行打印出来
//ps ajx | grep mybin 将含有mybin的进程打印出来

我们运行的所有指令，软件，自己写的程序，最终都是进程！！！

3.系统调用函数getpid()

如果每次查看一个进程的pid，都要使用ps指令，会过于麻烦。这里我们可以通过系统调用函获取进程的pid，在程序中打印进程的pid。

函数：

getpid()

使用man手册查看getpid()的使用方法：

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    pid_t id=getpid();
    while(1)
    {
        printf("我是一个进程，我的pid是：%d\n",id);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

pid的作用：

1.标识一个进程

2.用户可以通过pid来对进程做管理。

4.在Linux下使用指令终止进程

在程序运行中我们可以在运行的地方按CTRL+c来结束进程，同时我们还可以使用指令：

kill -9 要杀掉进程的pid

（注：这里-9是信号参数，直接使用即可）

5.父进程与子进程

在Linux中，登录后，命令行多次执行同一程序时，对应的pid时不断变化的，但是其ppid是不变的，那么ppid是什么呢？

ppid是当前进程的父进程的pid

那么这个父进程是谁呢？

这里我们需要知道，在Linux中创造进程的方式：

1.命令行中直接启动进程--手动启动

2.通过代码创建进程

这里不论你是如何创建进程的，启动进程的本质是创建进程，一般是通过父进程创建的。在创建进程时，会创建PCB来管理这个进程，里面的内容一般会用父进程PCB里的东西进行初始化（这个关系我们叫做父子关系）

这里我们通过命令行启动的进程的父进程，是bash

1.通过系统调用接口getppid获取父进程的pid

首先用man手册查看getppid的用法。

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<unistd.h>

int main()
{
    printf("我是一个进程，我的pid是：%d,  我的ppid：%d\n",getpid(),getpppid());
    return 0;
}

查看进程的第二种方式：

查看进信息除了了ps指令外，还有另一种方式。

在Linux下，有一个动态的目录结构，存放所有进程的信息，目录的名称就是以这个进程的pid命名的。这个目录是proc

当我把这个进程杀掉后，617这个目录就会消失

每一个进程都能找到自己的可执行程序

在查看进程的信息是，我们发现其中的exe指向了我们可执行文件的路径。在Linux中进程知道自己在磁盘上的文件在哪里。

当我们把进程在可执行程序磁盘上的可执行文件删掉后，我们正在执行的进程仍可以正常进行

原因：我们已经把进程的可执行文件拷贝到了内存上，因此磁盘上可执行文件删除并不会影响到正在执行的进程，但是却无法再次执行了。

同时当我们删除后，exe执行的路径变红

每一个进程，都要有自己的工作目录

进程的工作目录的作用：

这里我们结合代码说明：

注：当前目录为空目录。

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#incldue<unistd.h>

int main()
{
    FILE* fp=fopen("1.txt","w");
    if(fp==NULL)
    return 1;
    fclose(fp);
    return 0;
}

我们清楚的知道这段代码会在当前目录下创建一个1.txt的文件。

你觉得什么是当前目录呢？

当前目录全程：当前工作目录(缩写为cwd)

在进程创建时会记录当前目录cwd（即当前目录的路径），在使用1.txt相对路径创建文件时，系统会默认创建文件的路径是cwd/1.txt。这也就是为什么在我们使用相对路径创建文件时，这个文件会创建在cwd中。

默认情况下，进程启动所处的路径就是进程的当前路径。

使用系统调用接口chdir()修改cwd(当前工作目录)

在/home/wzy/test1目录中运行程序

注：/home/wzy/test2为空目录。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>

int main()
{
    chdir("/home./wzy/test2");//把当前前目录修改为/home./wzy/test2
    FILE* fp=fopen("1.txt","w");//在当前目录下创建1.txt文件
    if(fp==NULL)
    return 0;
    fclose(fp);
    return 0;
}

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