【Linux】Linux进程基础
1.进程介绍与概念
进程的本质是在计算机内存中运⾏的程序，但是这⼀个概念太过于⼴泛
每个应用程序运行于现代操作系统之上时，操作系统会提供一种抽象，好像系统上只有这个程序在运行，所有的硬件资源都被这个程序在使用。这种假象是通过抽象了一个进程的概念来完成的，进程可以说是计算机科学中最重要和最成功的概念之一。
进程是操作系统对一个正在运行的程序的一种抽象，换言之，可以把进程看做程序的一次运行过程；同时，在操作系统内部，进程又是操作系统进行资源分配的基本单位。
要了解进程，⾸先采⽤前⾯在操作系统基础中介绍的思想「先描述，再组织」，每⼀ 个进程本质也是⼀个结构（⼀般称为PCB（Process Control Block，进程控制 块），在Linux下的PCB称为 task_struct ），计算机将程序加载到内存，就会在 内存中添加⼀个进程，那么此时就会形成⼀个结构体，该结构体中存在进程的⼀些描 述，例如进程的在内存中的位置、进程的编号、对应数据和代码的地址等，在程序执 ⾏前，进程会被排列到⼀个数据结构，通过操作系统调度器从数据结构中取出进程就 代表对应的进程获取到CPU的使⽤权，此时就会通过对应进程的结构体中的相关数据 加载代码和数据进⾏运算、逻辑处理，从⽽到达执⾏程序的效果
这⼀过程可以看出，进程=程序代码和数据+进程结构体 进程可以粗略得分为两种：
1. 执⾏完对应代码就退出
2. ⼀直运⾏在后台，也被称为「常驻进程」
2.Linux下查看进程
⾸先，通过下⾯的C语⾔代码创建⼀个进程：
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
while(1) {
printf("hello world\n");
sleep(1);
}
return 0;
}对应的Makefile代码如下：
TARGET=process
SRC=process.c
$(TARGET):$(SRC)
gcc -o $@ $^
.PHONY:clean
clean:
rm -rf $(TARGET)编译运⾏前⾯的C语⾔代码，并在Linux下查看对应进程
可以使⽤下⾯的⽅式：
ps ajx | head -1 && ps ajx | grep process
# 如果存在部分干扰信息，可以使用结合管道和grep的-v指令对部分干扰信息的关键字进行过滤上⾯的指令中的 ps ajx代表查看当前系统运⾏时所有的进程以及部分信息，直接执 ⾏就可以看到进程信息
可以看到对应的进程为：
在Linux下实际上进程都被保存在⼀个名为 proc 的⽬录下，这个⽬录不是存在于磁 盘中的⽬录，⽽是操作系统运⾏时进程出现创建的，使⽤下⾯的命令查看该⽬录：
ls /procproc ⽬录在根⽬录下，与 home ⽬录同级
再次运⾏前⾯的C语⾔代码，使⽤下⾯的代码查看程序进程信息以及在 proc下的位置
3.结束进程的方式
在Linux下，可以使⽤两种⽅式结束进程：
1. 快捷键 ctrl+c
2. 使⽤ kill 指令： Kill -9 进程PID
4.进程对应程序文件位置
在前⾯C语⾔程序对应的进程⽬录中除了可以看到 cwd 以外，还可以看到⼀个名为 exe 的软链接，该链接指向着⼀个路径，如下：
该路径对应的即为加载到内存中的代码和数据（进程组成的⼀部分），如果在运⾏时 将该路径下的 process ⽂件删除，此时已经运⾏的进程不会受到影响，因为对应的 代码和数据已经加载进内存，受影响的只是下⼀次⽆法直接使⽤运⾏程序的⽅式创建 进程
删除后再次查看结果如下：
5.进程PID与 PPID
PID 是Linux系统下每⼀个进程对应的⼀个编号，该编号会因为进程产⽣的时间不同 ⽽不同，例如每⼀次运⾏前⾯的C语⾔代码都会得到⼀个不同的PID
如果想获取到当前进程的 PID 可以使⽤getpid（）函数 该函数原型如下：
pid_t getpid(void);其中p id_t 类似于 long 类型，是⼀个⻓整型，该函数不需要传递形参
在前⾯的C语⾔代码中添加该函数并打印该进程的 PID 对⽐使⽤指令查看进程信息下的PID
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
pid_t id = getpid();
while(1) {
printf("hello world, pid = %d\n", id);
sleep(1);
}
return 0;
}
可以看到PID⼀致
⼀般连续创建的进程，PID 是连续的 PID 是进程的编号 PPID 是指定进程的⽗进程的编号，当前进程也被称为对应⽗进程的⼦进程
同样，在代码中想获取到当前进程的⽗进程对应的 PPID ，可以使⽤ getppid() 函 数，原型如下：
pid_t getppid(void);对前⾯C语⾔的代码进⾏修改，如下：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
pid_t id = getpid();
pid_t pid = getppid();
while(1) {
printf("hello world, pid = %d ppid = %d\n", id, pid);
sleep(1);
}
return 0;
}多次运⾏代码后结果如下：
可以发现，每⼀次运⾏代码， PID 都会改变，但是 PPID 始终不变，因为其⽗进程始 终是同⼀个进程，通过查看进程的指令可以找到 PID 为14901对应的⽗进程：
bash 是Linux下的指令解释器，每⼀次执⾏指令时，实际上就是将对应的指令交给 了bash，由 bash 再交给操作系统进⾏执⾏，当执⾏上⾯程序的进程时，实际上是 创建了⼀个 bash 的⼦进程，再由⼦进程执⾏对应的程序代码和数据
6.创建子进程 fork
6.1简单了解 fork函数
fork 函数原型如下：
pid_t fork(void);在Linux编程⼿册中对 fork 的解释如下：
对应的函数返回值的解释如下：
⼤意为：成功的情况下，该函数返回⼦进程的 PID 给⽗进程，返回0给⼦进程。失败 的情况下，该函数返回-1给⽗进程，不创建任何⼦进程，并恰当设置错误代码
6.2简单使用 fork函数
根据前⾯对 fork 函数的介绍，修改前⾯的C语⾔代码如下：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
pid_t id = fork();
if(id > 0) {
printf("I am prarent process, my pid = %d my ppid = %d\n", getpid(), getppid());
} else if(id == 0) {
printf("I am child process, my pid = %d my ppid = %d\n", getpid(), getppid());
}
return 0;
}运行结果如下：
可以看到，⼦进程的 PPID 即为⽗进程 PID ，与前⾯的思想对应
7.简单了解 fork细节
上⾯的代码中⼀共存在着三个待解决的问题：
1. 使⽤ fork 创建⼦进程，为什么可以通过if 和 else if区分⼦进程和⽗进程
对于第⼀个问题来说，根据 fork 函数的返回值描述，当函数运⾏成功的情况下，会 返回⼦进程的 PID 给⽗进程， PID ⼀般都是⼤于0的，⽽⼦进程会收到 返回值为0，所以当上⾯代码中的id变量⼤于0时，就会⾛ fork 函数的 if 语句，⽽唯⼀⼀个接 收到的id⼤于0的就是⽗进程；同理，⼦进程的id变量等于0，就会⾛ else if 语句。
2. 为什么 fork 函数出现了两个返回值
对于第⼆个问题来说，实际上执⾏ fork 函数时，在返回 pid 之前就已经执⾏完了创 建⼦进程逻辑，此时⽗进程和⼦进程共享代码，但是各⾃独⽴数据，⽗进程拥有⾃⼰ 的返回值，⼦进程也拥有⾃⼰的返回值，所以此时 return 的时候是每个进程返回各 ⾃的返回值
3. 为什么两个分⽀语句if和 else if都执行了
对于第三个问题来说，当代码执⾏到 fork 函数时，会执⾏ fork 函数的内部逻辑， 再执⾏完其主逻辑代码后，就已经创建出了⼦进程（对应存在⼀个⼦进程的 task_struct ），此时⼦进程会与⽗进程共享同⼀块代码，但是⼦进程拥有⾃⼰的 数据，并使⽤⾃⼰的数据执⾏代码。⽽之所以需要共享同⼀块代码，是因为⽗进程的 代码是从硬盘中加载的，但是⼦进程的代码并不存在与硬盘，从⽽也就⽆法加载，⽽ 之所以不同的进程有着不同的数据，这是进程独⽴性的主要体现，可以⽤下图先简单 理解这个过程，具体过程会在进程地址空间讲解：
此处，⼦进程的 task_struct 实际上先是对⽗进程的task_struct 的拷⻉，再对其中的内容进⾏⼀定的修改；