Linux---进程的基本概念

在了解进程之前先要知道操作系统的基本原理。

操作系统

操作系统是管理计算机硬件与软件资源的计算机程序，是计算机系统的内核与基石。简单理解就是，操作系统包括内核与其他程序两部分。

内核包括：进程管理、内存管理、文件管理等。
其他程序：库函数、shell程序等。

设计操作系统就是方便用户与硬件进行交互，帮助用户管理软硬件资源。那么怎么管理呢？
例如：学生、班长、班主任，学生被班长管理，班长又受班主任管理，层层递进。
总的来说，操作系统管理软硬件资源，就是先对其进行描述，再对其进行组织管理。

描述起来是用struct结构体。
组织是通过一些数据结构。
由于操作系统内核中包括进程管理，所以操作系统对进程的管理方式也是，先描述，再组织（将多个进程组织起来）。

进程

概念

进程是一个运行中的程序，但是操作系统将运行中的程序描述起来，通过描述来实现对程序的运行调度，这个描述信息就是操作系统调度一个程序运行的实体。

用户角度：一个运行中的程序。
操作系统角度：运行中程序的描述信息，通过一个task_struct结构体来描述，统称为pcb（也称为进程控制块）。

task_struct中包含的内容（pcb中的内容）

进程标识符
内存指针
上下文数据
程序计数器
优先级
记账信息
I/O状态信息
其他信息

操作系统组织进程的方式：通过链表的形式将task_struct结构体存在内核中。

cpu的分时机制（时间片轮转）
cpu对每一个进程的处理时间都非常的短，处理完后，切换下一个进程，不停的进行轮询处理。

进程的查看

ps -ef / -aux

ps -aux查看的信息，比ps -ef多。

进程创建
fork函数，它从存在中的进程创建一个新进程，该新进程称为子进程，原进程称为父进程。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int res = fork();

fork返回值：

子进程： == 0
父进程：> 0返回子进程的pid ,< 0 创建子进程失败。

fork创建子进程之后，通常要用if分流

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>int main()
{//创建一个子进程int ret = fork();if(ret<0){perror("创建失败“);return -1;}else if(ret == 0){printf("子进程 进程ID = %d ret = %d",getpid(),ret);}else{printf("父进程 进程ID = %d ret = %d",getpid(),ret);}return  0;
}

使用fork创建子进程，新的进程（子进程）会复制父进程（代码共享，数据独有），用fork创建出来的子进程，只是拷贝fork函数后面的数据，之前的不会拷贝。

进程状态
进程的状态有：就绪态，运行态、阻塞态。
Linux下进程的状态：

R运行态，并不意味着进程一定在运行，有可能进程处于运行队列中。
S休眠态，意味着进程在等待某一事件的完成，可以被打断。
D磁盘休眠态：不可中断，在该状态下进程一般等待IO操作结束。
T停止状态
X死亡状态

进程状态查看的方法：ps -aux/-axj

孤儿进程

产生原因：父进程提前退出，子进程就被称为“孤儿进程”，子进程成为后台进程，并且子进程被1号进程所收养，其父进程变为1号进程。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>int main()
{//创建一个子进程int ret = fork();if(ret<0){perror("创建失败“);return -1;}else if(ret == 0){printf("子进程 进程ID = %d",getpid());sleep(10);}else{printf("父进程 进程ID = %d",getpid());sleep(5);exit(0); //父进程退出}return  0;
}

僵尸进程

子进程退出后，资源没有释放，处于僵死状态。
产生原因：子进程优先于父进程退出，父进程正在执行其他操作，没有关注子进程退出，这时候操作系统为了保护子进程退出的原因，不会释放子进程中的资源，子进程既没有运行，也没有退出，处于僵死状态，成为僵尸进程。

#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>int main()
{//创建一个子进程int ret = fork();if(ret<0){perror("创建失败“);return -1;}else if(ret == 0){printf("子进程 进程ID = %d",getpid());exit(0); //子进程退出}else{printf("父进程 进程ID = %d",getpid());sleep(10);}return  0;
}

僵尸进程的危害

如果父进程一直不关注子进程退出，子进程将一直处于僵尸进程。
因为子进程没有退出，所以pcb一直没有被释放。
存在内存泄漏。

怎么避免产生僵尸进程

关闭父进程，当父进程关闭以后，子进程将没有必要保存自己的退出信息。
设置进程等待，等待子进程退出后，通知父进程。

环境变量

在操作系统中，用来指定操作系统的运行环境的参数。

常见的环境变量

HOME：家目录。
PATH：指定命令的搜索路径。
SHELL

查看环境变量

echo $name, 通过变量名称，查看指定变量。
env：查看所有环境变量
export：声明一个环境
unset：删除一个临时变量

每个程序都有一个环境表，环境表类似于一个指向数组的指针，在数组中存放一个个环境参数。

查看环境变量的方法：

#include<stdio.h>int main(int agv,char *argv[])
{extern char **environ;int i = 0;for(;environ[i];i++){printf("%d -- %s\n",i,environ[i]);}return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{char * env = getenv("MYENV"); //getenv访问特定环境变量的接口if(env){printf("%s\n", env);}return 0;
}

由于子进程会复制父进程的pcb,所以父进程的环境变量，子进程可以被继承。