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。
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

组织进程

可以在内核源代码里找到它。所有运行在系统里的进程都以task_struct链表的形式存在内核里。

查看进程

1.进程的信息可以通过 /proc 系统文件夹查看

ls /proc/

如：要获取PID为1的进程信息，你需要查看 /proc/1 这个文件夹

2.top和ps

查看指定进程pid(sshd)
ps aux | grep sshd

通过系统调用获取进程标示符

进程id（PID）
父进程id（PPID）

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

通过系统调用创建进程-fork初识

运行：

fork有两个返回值
父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份（采用写时拷贝）

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
   int ret = fork();
   printf("hello proc : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);
   sleep(1);
   return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{
   int ret = fork();
   if(ret < 0){
       perror("fork");
       return 1;
   }
   else if(ret == 0){ //child
       printf("I am child : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);
   }
   else{ //father
       printf("I am father : %d!, ret: %d\n", getpid(), ret);
   }
   sleep(1);
return 0;
}

fork返回值：失败：<0;成功：给父进程返回子进程的pid；给子进程返回0。

两个返回值：return时，父子开始共享，返回值是数据，两个数据不一样，发生了写时拷贝。

代码共享，只有一份，不被修改。数据共享，会被修改。进程是独立的，写时拷贝。

进程状态

R运行状态（running）: 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运行中要么在运行队列里。

S睡眠状态（sleeping): 意味着进程在等待事件完成（这里的睡眠有时候也叫做可中断睡眠

D磁盘休眠状态（Disk sleep）有时候也叫不可中断睡眠状态（uninterruptible sleep），在这个状态的进程通常会等待IO的结束。
T停止状态（stopped）：可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停止（T）进程。这个被暂停的进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
X死亡状态（dead）：这个状态只是一个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。

进程状态查看

ps aux / ps axj 命令

Z(zombie)-僵尸进程

僵死状态（Zombies）是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程（使用wait()系统调用）没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵死(尸)进程
僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。
所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程进入Z状态

僵尸进程危害

进程的退出状态必须被维持下去，因为他要告诉关心它的进程（父进程），你交给我的任务，我办的怎么样了。可父进程如果一直不读取，那子进程就一直处于Z.

维护退出状态本身就是要用数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，换句话说，Z状态一直不退出，PCB一直都要维护
那一个父进程创建了很多子进程，不回收，就会造成内存资源的浪费。因为数据结构对象本身就要占用内存，内存泄漏。

fork后，父子谁先运行不确定，由调度器控制
进程状态信息在task_struct(PCB)。进程状态意义：方便OS快速判断进程，完成特定功能，比如调度，本质是分类

孤儿进程

父进程如果提前退出，那么子进程后退出，进入Z之后，那该如何处理呢？
父进程先退出，子进程就称之为“孤儿进程”
孤儿进程被1号init进程领养，当然要有init进程回收

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
   pid_t id = fork();
   if(id < 0){
       perror("fork");
       return 1;
   }
   else if(id == 0){//child
       printf("I am child, pid : %d\n", getpid());
       sleep(10);
   }else{//parent
       printf("I am parent, pid: %d\n", getpid());
       sleep(3);
       exit(0);
   }
return 0;
}

进程优先级

基本概念

cpu资源分配的先后顺序，就是指进程的优先权（priority）。
优先权高的进程有优先执行权利。配置进程优先权对多任务环境的linux很有用，可以改善系统性能。
还可以把进程运行到指定的CPU上，这样一来，把不重要的进程安排到某个CPU，可以大大改善系统整体性能。

查看系统进程

在linux或者unix系统中，用ps –l命令则会类似输出以下几个内容

UID : 代表执行者的身份
PID : 代表这个进程的代号
PPID ：代表这个进程是由哪个进程发展衍生而来的，亦即父进程的代号
PRI ：代表这个进程可被执行的优先级，其值越小越早被执行
NI ：代表这个进程的nice值

PRI and NI

PRI即进程的优先级，或者通俗点说就是程序被CPU执行的先后顺序，此值越小进程的优先级别越高
NI就是我们所要说的nice值了，其表示进程可被执行的优先级的修正数值
PRI值越小越快被执行，那么加入nice值后，将会使得PRI变为：PRI(new)=PRI(old)+nice
这样，当nice值为负值的时候，那么该程序将会优先级值将变小，即其优先级会变高，则其越快被执行
所以，调整进程优先级，在Linux下，就是调整进程nice值
nice其取值范围是-20至19，一共40个级别。

PRI vs NI

需要强调一点的是，进程的nice值不是进程的优先级，他们不是一个概念，但是进程nice值会影响到进程的优先级变化。
可以理解nice值是进程优先级的修正数据

查看进程优先级的命令

用top命令更改已存在进程的nice：

top
进入top后按“r”–>输入进程PID–>输入nice值

其他概念

竞争性: 系统进程数目众多，而CPU资源只有少量，甚至1个，所以进程之间是具有竞争属性的。为了高效完成任务，更合理竞争相关资源，便具有了优先级
独立性: 多进程运行，需要独享各种资源，多进程运行期间互不干扰
并行: 多个进程在多个CPU下分别，同时进行运行，这称之为并行。
并发: 多个进程在一个CPU下采用进程切换的方式，在一段时间之内，让多个进程都得以推进，称之为并发。不一定同时

环境变量

基本概念

环境变量(environment variables)一般是指在操作系统中用来指定操作系统运行环境的一些参数
如：我们在编写C/C++代码的时候，在链接的时候，从来不知道我们的所链接的动态静态库在哪里，但是照样可以链接成功，生成可执行程序，原因就是有相关环境变量帮助编译器进行查找。
环境变量通常具有某些特殊用途，还有在系统当中通常具有全局特性

常见环境变量

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

查看环境变量方法

echo $NAME //NAME:环境变量名称

测试PATH

1. 创建hello.c文件

#include <stdio.h>
int main()
{
printf("hello world!\n");
return 0;
}

2. 对比./hello执行和之间hello执行
3. 为什么有些指令可以直接执行，不需要带路径，而我们的二进制程序需要带路径才能执行？
4. 将我们的程序所在路径加入环境变量PATH当中, export PATH=$PATH:hello程序所在路径
5. 对比测试
6. 还有什么方法可以不用带路径，直接就可以运行呢？

测试HOME

1. 用root和普通用户，分别执行 echo $HOME ,对比差异
. 执行 cd ~; pwd ,对应 ~ 和 HOME 的关系

和环境变量相关的命令

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

环境变量的组织方式

每个程序都会收到一张环境表，环境表是一个字符指针数组，每个指针指向一个以’\0’结尾的环境字符串

通过代码如何获取环境变量

命令行第三个参数

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

通过第三方变量environ获取

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

libc中定义的全局变量environ指向环境变量表,environ没有包含在任何头文件中,所以在使用时要用extern声明

通过系统调用获取或设置环境变量

常用getenv和putenv函数来访问特定的环境变量。

环境变量通常是具有全局属性的

环境变量通常具有全局属性，可以被子进程继承下去

进程地址空间

我们在用C/C++语言所看到的地址，全部都是虚拟地址！物理地址，用户一概看不到，由OS统一管理。
OS必须负责将虚拟地址转化成物理地址。

同一个变量，地址相同，其实是虚拟地址相同，内容不同其实是被映射到了不同的物理地址

Linux操作系统——第一章进程

基本概念