PCB进程初识

一、什么是进程

1.课本概念

2.内核观点

二、进程的描述-PCB

1.什么是PCB

2.PCB的组织方式

3.task_struct是Linux操作系统下的PCB

4.task_struct内容分类

三、进程的查看

四、进程的创建

1.查看子进程id和父进程id

演示实例1：

2.fork初识

演示实例1：

演示实例2：

一、什么是进程

1.课本概念

进程是程序的一个执行实例，是操作系统对程序执行的基本单位

从不同角度，可以有不同的定义：

进程是程序的一次执行过程
进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动
进程是系统进行资源分配和调度的一个独立单位

2.内核观点

担当分配系统资源（CPU时间、内存）的实体

二、进程的描述-PCB

1.什么是PCB

进程控制块（PCB）是操作系统为了管理和维护进程而设置的一个专门的数据结构。
作用：PCB使一个在多道程序环境下不能独立运行的程序（含数据）成为一个能独立运行的基本单位，或与其他进程并发执行的进程。通过PCB，操作系统可以跟踪和控制每个进程的运行，并在需要时恢复进程的执行。

2.PCB的组织方式

线性表方式：将所有的PCB连续地存放在内存的系统区，适用于系统中进程数目不多的情况
索引表方式：系统按照进程的状态分别建立就绪索引表、阻塞索引表等，提高了查找特定PCB的效率
链接表方式：系统按照进程的状态将进程的PCB组成队列，形成就绪队列、阻塞队列、运行队列等，具有灵活性高的优点，但查找特定PCB的效率较低
数组方式：使用一个固定大小的数组来存储所有的PCB，通过索引来访问和操作PCB，提高了查找PCB的效率，但需要预先分配固定大小的数组空间
树形结构方式：使用树的数据结构来管理PCB，每个PCB都作为一个节点，节点之间通过父子关系连接起来，可以灵活地组织PCB并提供更多的进程管理功能，但增加了复杂性

3.task_struct是Linux操作系统下的PCB

task_struct是Linux内核中的一种数据结构，它会被装载到RAM（内存）中并包含着进程信息

4.task_struct内容分类

task_struct结构体内部包含多个元素

标示符: 描述本进程的唯一标示符，用来区别其他进程
状态: 任务状态，退出代码，退出信号等
优先级: 相对于其他进程的优先级
程序计数器: 程序中即将被执行的下一条指令的地址
内存指针: 包括程序代码和进程相关数据的指针，还有和其他进程共享的内存块的指针
上下文数据: 进程执行时处理器的寄存器中的数据[休学例子，要加图CPU，寄存器]
I／O状态信息: 包括显示的I/O请求,分配给进程的I／O设备和被进程使用的文件列表
记账信息: 可能包括处理器时间总和，使用的时钟数总和，时间限制，记账号等
其他信息

三、进程的查看

进程信息可以通过 $/proc$ 系统文件夹查看

这里只做简单介绍，细节内容后续说明

正在执行的进程的信息可以使用 $ps$ $aux$ $|$ $grep$ $test$ $|$ $grep$ $-v$ $grep$ 指令查看

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{    while(1){printf("1");sleep(1);}return 0;
}

四、进程的创建

1.查看子进程id和父进程id

getpid()函数和getppid()函数

演示实例1：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{printf("pid:%d\n",getpid());printf("ppid:%d\n",getppid());return 0;
}

2.fork初识

fork() 是一个用于创建新进程的系统调用。当调用 fork() 时，它会创建一个与当前进程（称为父进程）几乎完全相同的子进程。新创建的子进程会从 fork() 系统调用的返回点开始执行，并且它拥有父进程的环境、打开的文件描述符、内存空间（但有自己的地址空间副本，采用写时复制机制）等。

演示实例1：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{pid_t ret = fork();printf("pid:%d  ret:%d\n",getpid(),ret);return 0;
}

这里可以看到原本一行的代码却输出了两行结果，这是为什么？
这是由于fork()函数创建了一个子进程，打印结果第一行是父进程的pid和fork()返回值，第二行是子进程的pid和fork()返回值

演示实例2：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
int main()
{pid_t ret = fork();if(ret < 0){perror("fork");return 1;}else if(ret == 0){printf("我是子进程，我的pid是%d\n",getpid());}else{printf("我是父进程，我的pid是%d\n",getpid());}return 0;
}