Linux-进程概念

本节学习重点：

• 认识冯诺依曼系统
• 操作系统概念与定位
• 深⼊理解进程概念，了解PCB
• 学习进程状态，学会创建进程，掌握僵⼫进程和孤⼉进程，及其形成原因和危害
• 了解进程调度，Linux进程优先级，理解进程竞争性与独⽴性，理解并⾏与并发
• 理解进程切换，以及Linux2.6 kernel，O(1)调度算法架构
• 理解环境变量，熟悉常⻅环境变量及相关指令, getenv/setenv函数
• 理解C内存空间分配规律，了解进程内存映像和应⽤程序区别, 认识虚拟地址空间。

1.冯诺依曼体系结构

我们常⻅的计算机，如笔记本。我们不常⻅的计算机，如服务器，⼤部分都遵守冯诺依曼体系。

关于冯诺依曼，必须强调⼏点：
• 这⾥的存储器指的是内存
• 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)要输⼊或者输出数据，也只能写⼊内存或者从内存中读取。
• 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。

2.操作系统（Operator System）

2.1概念

2.2设计OS的目的

2.3核心功能

• 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

2.4理解“管理”

计算机管理硬件
1. 描述起来，⽤struct结构体
2. 组织起来，⽤链表或其他⾼效的数据结构

2.5系统调用和库函数的概念

3.进程

3.1进程概念和基本操作

• 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时间，内存）的实体。

3.1.1描述进程-PCB

3.1.2task_struct

3.1.3查看进程

3.1.4通过系统调用获取进程标识符

3.1.5通过系统调用创建进程-fork初识

3.2进程状态

3.2.1linux内核源代码

3.2.2进程状态查看

3.2.3 Z（zombie）-僵尸进程

Ptrace 详解 - tangr206 - 博客园

3.2.4僵尸进程的危害

3.2.5孤儿进程

3.3进程优先级

3.3.1基本概念

3.3.2查看系统进程

3.3.3 PRI 和 NI

3.3.4 PRI vs NI

3.3.5查看进程优先级的命令

3.3.6 竞争 独立 并行 并发

3.4进程切换

3.4.1Linux2.6内核进程O(1)调度队列

一个CPU拥有一个runqueue，如果有多个CPU就要考虑进程个数的负载均衡问题。

3.4.2优先级

• 普通优先级：100〜139（我们都是普通的优先级，想想nice值的取值范围，可与之对应！）
• 实时优先级：0〜99（不关⼼）

3.4.3活动队列

3.4.4过期队列

3.4.5active指针和expired指针

总结：

在系统当中查找⼀个最合适调度的进程的时间复杂度是⼀个常数，不随着进程增多⽽导致时间成
本增加，我们称之为进程调度O(1)算法！

4环境变量

4.1基本概念

4.2常见环境变量

• PATH : 指定命令的搜索路径
• HOME : 指定⽤⼾的主⼯作⽬录(即⽤⼾登陆到Linux系统中时,默认的⽬录)
• SHELL : 当前Shell,它的值通常是/bin/bash。

4.3查看环境变量的方法

4.4相关命令

1. echo: 显⽰某个环境变量值
2. export: 设置⼀个新的环境变量
3. env: 显⽰所有环境变量
4. unset: 清除环境变量
5. set: 显⽰本地定义的shell变量和环境变量

4.5环境变量的组织方式

4.6通过代码获取环境变量

4.7通过系统调用获取环境变量

4.8 环境变量通常是具有全局属性的

5.程序地址空间

5.1研究平台

• kernel 2.6.32
• 32位平台

5.2 程序地址空间回顾

5.3虚拟地址

5.4进程地址空间

5.5虚拟内存管理 - 第⼀讲

5.6 为什么要有虚拟地址空间