[Linux进程(一)] 什么是进程?PCB的底层是什么?以及进程标识符pid与ppid

2024-01-10 18:12

本文主要是介绍[Linux进程(一)] 什么是进程?PCB的底层是什么?以及进程标识符pid与ppid,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

在这里插入图片描述

文章目录

  • 1、前言
  • 2、描述进程 — PCB(os怎么管理进程呢)
  • 3、查看进程
    • 3.1 方法一
    • 3.2 方法二
  • 4、系统调用获取进程标示符(PID)
    • 4.1 获取进程的ID
    • 4.2 获取进程的父进程ID
  • 5、系统调用创建子进程-fork

1、前言

大家经常都在讲进程,而它到底是什么呢?
这里给大家先简单的介绍一下:

  • 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。

2、描述进程 — PCB(os怎么管理进程呢)

在操作系统中我们说到,os管理的本质并不是对事物本体的管理,而是对数据的管理。
这里虽然我们并不知道进程是什么,但是按照上面的理解,我们对进程的管理,也是对进程的数据进行管理,这里就用到那六个字“先描述,再组织”。我们来画图理解一下:
在这里插入图片描述
操作系统可能会同时管理非常多的“进程”,因此在管理的时候,管理这些进程的数据即可,将这些进程共有的属性提取出来,用结构体将其存起来,再使用链表将其链接起来,这样就能有效的管理进程,这样的机制就叫做“先描述,再组织”。
这个进程属性的集合就叫做PCB,也叫做进程控制块。
PCB是一个统称,在Linux中,PCB叫做 task_struct。
最终,我们操作系统对PCB的管理就被建模成了对链表的增删查改。
我们得出:进程 = 可执行程序 + 内核数据结构

3、查看进程

3.1 方法一

在Linux下我们可以使用下面的这个命令来查看进程:

ps ajx

在这里插入图片描述
这是所有的进程,如果我们只是对其中一个进程查看呢?我们看下面的:
我们先写一段C语言程序,编译为可执行程序并执行,然后使用该命令来查看一下进程:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main()
{while(1){printf("我是一个进程\n");sleep(1);}return 0;
}

在这里插入图片描述
命令:

ps ajx | grep mycode

这里用到我们以前学到的 管道符与过滤,筛选出我们想找的进程。

3.2 方法二

我们可以通过根目录下的proc目录来查看。proc目录下保存有进程的信息。
在这里插入图片描述

proc目录下的蓝色数字就是每一个进程的pid(Process ID),这就跟我们的身份证号一样,一人只有一个,每个进程都只有这么一个标识符。
我们再次以刚才那段C语言为例,来查看进程:
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
如果我们删掉磁盘上可执行程序,进程没有终止的话,我们仍然是可以查到的,因为进程是程序拷贝到内存中的,代码+数据都被拷贝下来了,所以删掉磁盘上的可执行程序不会影响的。
在这里插入图片描述
当终止掉程序,内存中拷贝的可执行程序与数据都被释放掉了,因此再去查就查不出来了。
在这里插入图片描述

4、系统调用获取进程标示符(PID)

  • 进程id(PID)
  • 父进程id(PPID)
    我们在上面使用 ps ajx 命令的时候发现,有一个PID,还有一个PPID,我们不难猜到,这些都是PCB中的属性。
    如果获取呢?这里要介绍我们第一个要学习系统调用,getpid与getppid了。我们使用man手册查一下看看怎么说。
    在这里插入图片描述
    我们接下来就使用getpid与getppid系统调用接口来看看能不能查到pid与ppid。

4.1 获取进程的ID

这里我们写一段C语言程序来调用看看:

#include <stdio.h>                     
#include <sys/types.h>                  
#include <unistd.h>                    int main()                                                                          
{                                                                                   while(1)                                                                        {                                                                               printf("我是一个进程,pid = %d\n", getpid());                                                                            sleep(1);                                                          }return 0;                       
} 

编译后我们运行可执行程序,并使用下面 ps ajx 命令来对比看,pid是否正确。

ps ajx | head -1 && ps ajx | grep mycode | grep -v grep

在这里插入图片描述
我们发现,getpid确实是没错的,并且我们调用是没有出错的。
当我们想要终止掉一个进程的时候,我们总是用 ctrl + c,今天我们再来学一个终止命令,kill 命令。

kill -9 pid  // 这里的9是9号信号

在这里插入图片描述

4.2 获取进程的父进程ID

我们继续改写上面的C语言代码,再来看看 getppid() 系统调用接口。

#include <stdio.h>                     
#include <sys/types.h>                  
#include <unistd.h>                    int main()                                                                          
{                                                                                   while(1)                                                                        {                                                                               printf("我是一个进程,pid = %d, ppid = %d\n", getpid(), getppid());                                                                            sleep(1);                                                          }return 0;                       
} 

在这里插入图片描述
经过我的不断调用发现,每次运行pid都是在变化的,但是ppid确实一直没有变化,我猜它是一直在运行的,我们来查看一下它是谁。
在这里插入图片描述
原来它是命令行解释器 bash 呀。我们由此也知道了,我们所敲出来的命令都是 bash 的子进程。
那我们Linu下有没有创建子进程的系统接口呢,有,我们再来学一下。

5、系统调用创建子进程-fork

我们可以使用fork创建子进程,先查一下man手册看看:
在这里插入图片描述
我们写一份 C语言代码来试着调用系统接口 fork()。
我们先想一下,我们有自己的进程为什么还要去创建子进程呢?
在上面的学习我们看到,我们输入的命令是执行命令得到结果,而父进程bash是解释你所输入的命令,这就说明,我们父子进程各自做各自的事。由此,我们想是不是可以,按照fork的返回值配合 if-else 语句来执行不同的事。我们试一下:

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main()
{printf("我是一个父进程,我的pid:%d\n", getpid());pid_t id = fork();// fork之后用if分流if(id < 0) return -1;else if(id == 0){// childwhile(1){                printf("我是子进程,pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid());sleep(1);                                                             }}else {// parentwhile(1){printf("我是父进程,pid:%d, ppid:%d\n", getpid(), getppid());sleep(1);}}return 0;
}

我们编译后运行可执行程序。
在这里插入图片描述

通过打印出来的结果,我们发现刚我们的猜测是正确的!!!
这里我们可以总结出几个问题,对fork作以总结:
1、fork干了什么事情?
调用fork()后,创建了子进程,父子进程可以协作,干不同的事。
2、为什么fork会有两个返回值?
我们在查文档的时候,就有返回值的介绍。
成功时,给父进程返回子进程的pid,给子进程返回0;失败时,给父进程返回-1,不创建子进程。
fork之后代码共享,fork函数执行两次就有两个返回值,一次返回父进程接收,另外一次返回子进程接收。
3、为什么fork的两个返回值,会给父进程返回子进程pid,给子进程返回0?
我们与现实生活联系起来。现实中,父 : 子 = 1 : n(n >= 1),父亲给孩子不同名字,可以更好的区分孩子(保证唯一性)。这样类比到这里,给父进程返回子进程的pid,父进程必须有标识子进程的方式,而子进程只需要知道自己是否被创建成功,以及知道父进程是谁即可 (调用 getppid())。
4、fork之后谁先运行?
我们上面运行了可执行程序后,发现先跑了父进程的代码片段,然后跑子进程的代码片段,但是后面并不是这样的规律。
当创建完子进程后,系统的其他进程,以及父进程和子进程都要被调度。父子进程的PCB都被创建并在运行队列中排队,哪个进程的PCB先被调度,哪个进程就先被运行,是由操作系统决定的,不确定的。
5、如何理解同一个id变量,怎么会有不同的值?
当父子进程都被运行时,他们共用一份代码与数据,但是一旦发生数据的写入,就会发生写时拷贝,数据就不再共享,而是父子进程各一份自己的数据,因此就会出现同一个变量,值不相同。

这篇关于[Linux进程(一)] 什么是进程?PCB的底层是什么?以及进程标识符pid与ppid的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/591642

相关文章

Linux进程CPU绑定优化与实践过程

《Linux进程CPU绑定优化与实践过程》Linux支持进程绑定至特定CPU核心,通过sched_setaffinity系统调用和taskset工具实现,优化缓存效率与上下文切换,提升多核计算性能,适... 目录1. 多核处理器及并行计算概念1.1 多核处理器架构概述1.2 并行计算的含义及重要性1.3 并

Linux线程之线程的创建、属性、回收、退出、取消方式

《Linux线程之线程的创建、属性、回收、退出、取消方式》文章总结了线程管理核心知识:线程号唯一、创建方式、属性设置(如分离状态与栈大小)、回收机制(join/detach)、退出方法(返回/pthr... 目录1. 线程号2. 线程的创建3. 线程属性4. 线程的回收5. 线程的退出6. 线程的取消7.

Linux下进程的CPU配置与线程绑定过程

《Linux下进程的CPU配置与线程绑定过程》本文介绍Linux系统中基于进程和线程的CPU配置方法,通过taskset命令和pthread库调整亲和力,将进程/线程绑定到特定CPU核心以优化资源分配... 目录1 基于进程的CPU配置1.1 对CPU亲和力的配置1.2 绑定进程到指定CPU核上运行2 基于

golang程序打包成脚本部署到Linux系统方式

《golang程序打包成脚本部署到Linux系统方式》Golang程序通过本地编译(设置GOOS为linux生成无后缀二进制文件),上传至Linux服务器后赋权执行,使用nohup命令实现后台运行,完... 目录本地编译golang程序上传Golang二进制文件到linux服务器总结本地编译Golang程序

Linux下删除乱码文件和目录的实现方式

《Linux下删除乱码文件和目录的实现方式》:本文主要介绍Linux下删除乱码文件和目录的实现方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录linux下删除乱码文件和目录方法1方法2总结Linux下删除乱码文件和目录方法1使用ls -i命令找到文件或目录

Python通用唯一标识符模块uuid使用案例详解

《Python通用唯一标识符模块uuid使用案例详解》Pythonuuid模块用于生成128位全局唯一标识符,支持UUID1-5版本,适用于分布式系统、数据库主键等场景,需注意隐私、碰撞概率及存储优... 目录简介核心功能1. UUID版本2. UUID属性3. 命名空间使用场景1. 生成唯一标识符2. 数

Linux在线解压jar包的实现方式

《Linux在线解压jar包的实现方式》:本文主要介绍Linux在线解压jar包的实现方式,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录linux在线解压jar包解压 jar包的步骤总结Linux在线解压jar包在 Centos 中解压 jar 包可以使用 u

linux解压缩 xxx.jar文件进行内部操作过程

《linux解压缩xxx.jar文件进行内部操作过程》:本文主要介绍linux解压缩xxx.jar文件进行内部操作,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教... 目录一、解压文件二、压缩文件总结一、解压文件1、把 xxx.jar 文件放在服务器上,并进入当前目录#

Linux系统性能检测命令详解

《Linux系统性能检测命令详解》本文介绍了Linux系统常用的监控命令(如top、vmstat、iostat、htop等)及其参数功能,涵盖进程状态、内存使用、磁盘I/O、系统负载等多维度资源监控,... 目录toppsuptimevmstatIOStatiotopslabtophtopdstatnmon

Javaee多线程之进程和线程之间的区别和联系(最新整理)

《Javaee多线程之进程和线程之间的区别和联系(最新整理)》进程是资源分配单位,线程是调度执行单位,共享资源更高效,创建线程五种方式:继承Thread、Runnable接口、匿名类、lambda,r... 目录进程和线程进程线程进程和线程的区别创建线程的五种写法继承Thread,重写run实现Runnab