目錄

一、基本概念

二、描述進(jìn)程-PCB

1、task_struct-PCB的一種

2、task_ struct內(nèi)容分類

三、組織進(jìn)程

四、查看進(jìn)程

1、ps指令

2、top命令?

3、/proc文件系統(tǒng)

4、在/proc文件中查看指定進(jìn)程

5、進(jìn)程的工作目錄?

五、通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用獲取進(jìn)程標(biāo)示符

1、getpid()/getppid()?

getpid()

getppid()

2、kill命令

五、通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建進(jìn)程

1、bash

2、fork()

父子進(jìn)程返回結(jié)果不同?

?fork之后有兩個(gè)不同的執(zhí)行流

fork創(chuàng)建進(jìn)程后，為什么會(huì)有兩個(gè)返回值？

3、總結(jié)：

---

• 有些操作系統(tǒng)會(huì)把任務(wù)隊(duì)列稱為任務(wù)數(shù)組。但是Linux實(shí)現(xiàn)時(shí)使用的是隊(duì)列而不是靜態(tài)數(shù)組，所以稱為任務(wù)隊(duì)列.

四、查看進(jìn)程

新創(chuàng)建一個(gè)myproc.c文件，為其編寫(xiě)一個(gè)Makefile文件對(duì)其進(jìn)行編譯，然后運(yùn)行myproc這個(gè)死循環(huán)的可執(zhí)行程序方便持續(xù)查看進(jìn)程。?

1、ps指令

ps?指令是 Linux 中用于顯示當(dāng)前正在運(yùn)行的進(jìn)程的命令。它提供了有關(guān)進(jìn)程的各種信息，例如進(jìn)程的 PID（進(jìn)程標(biāo)識(shí)符）、CPU 和內(nèi)存使用情況等。

• 默認(rèn)情況下，如果你只輸入?ps?命令而不加任何選項(xiàng)，它會(huì)顯示與當(dāng)前終端會(huì)話相關(guān)的進(jìn)程信息。這可能包括 Shell 以及你通過(guò)該 Shell 啟動(dòng)的其他進(jìn)程。

ps axj | grep 'myproc'

• 這個(gè)命令是將兩個(gè)命令結(jié)合起來(lái)使用，首先執(zhí)行?ps axj?命令，它會(huì)顯示所有進(jìn)程的詳細(xì)信息。然后使用管道?|?將輸出傳遞給?grep 'myproc'?命令，grep?是用于搜索指定模式的文本的工具。
• 因此，ps axj | grep 'myproc'?命令的作用是從所有進(jìn)程的詳細(xì)信息中過(guò)濾出包含字符串?'myproc'?的行。這樣就能找到與?'myproc'?相關(guān)的進(jìn)程信息。
• a?選項(xiàng)表示顯示所有用戶的進(jìn)程，而不僅僅是當(dāng)前用戶的進(jìn)程。
• x?選項(xiàng)表示顯示沒(méi)有控制終端的進(jìn)程，即顯示所有進(jìn)程而不僅僅是與當(dāng)前終端關(guān)聯(lián)的進(jìn)程。
• j?選項(xiàng)表示以作業(yè)控制的格式顯示進(jìn)程信息，這種格式通常包括更多關(guān)于進(jìn)程的詳細(xì)信息。

ps axj | head -1 && ps axj | grep 'myproc'

• 首先執(zhí)行?ps axj?命令，它會(huì)顯示所有進(jìn)程的詳細(xì)信息。然后使用管道?|?將輸出傳遞給?head -1?命令，head -1?只會(huì)顯示輸出的第一行，即列標(biāo)題行，這樣可以讓我們看到列的含義。
• 接著，&&?運(yùn)算符表示如果前一個(gè)命令成功執(zhí)行（即返回狀態(tài)碼為 0），則執(zhí)行下一個(gè)命令。因此，如果第一個(gè)命令成功執(zhí)行，就會(huì)繼續(xù)執(zhí)行第二個(gè)命令。
• 第二個(gè)命令是?ps axj | grep 'myproc'，它會(huì)從所有進(jìn)程的詳細(xì)信息中過(guò)濾出包含字符串?'myproc'?的行。這樣就能找到與?'myproc'?相關(guān)的進(jìn)程信息。

2、top命令?

top?命令是一個(gè)交互式的實(shí)用程序，用于動(dòng)態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)的進(jìn)程活動(dòng)和資源利用情況。它可以顯示各個(gè)進(jìn)程的 CPU 占用、內(nèi)存占用、以及其他系統(tǒng)資源的使用情況。top?命令提供了一個(gè)實(shí)時(shí)更新的進(jìn)程列表，用戶可以通過(guò)鍵盤命令與其交互，例如排序進(jìn)程、終止進(jìn)程等。

下面是一些常用的?top?命令的鍵盤快捷鍵：

• q：退出?top?命令。
• k：終止進(jìn)程。輸入該命令后，會(huì)提示輸入需要終止的進(jìn)程的 PID。
• Space：更新顯示。
• 1：切換到顯示每個(gè) CPU 核心的獨(dú)立信息。
• M：按內(nèi)存使用量排序。
• P：按 CPU 使用量排序。
• T：按時(shí)間排序。

top?命令的輸出通常包括：

• 系統(tǒng)概述：系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間、平均負(fù)載等。
• 進(jìn)程信息：各個(gè)進(jìn)程的 PID、CPU 使用率、內(nèi)存使用量等。
• 系統(tǒng)資源：CPU 使用率、內(nèi)存使用情況、交換分區(qū)使用情況等。

3、/proc文件系統(tǒng)

進(jìn)程的信息可以通過(guò) /proc 系統(tǒng)文件夾查看，/proc?是一個(gè)特殊的虛擬文件系統(tǒng)，用于在Linux系統(tǒng)中提供進(jìn)程和系統(tǒng)信息。雖然它在文件系統(tǒng)中顯示為一個(gè)目錄，但實(shí)際上它是一個(gè)由內(nèi)核動(dòng)態(tài)生成的虛擬文件系統(tǒng)，用于向用戶空間提供系統(tǒng)和進(jìn)程的信息。通過(guò)訪問(wèn)?/proc?目錄，可以查看和管理運(yùn)行中的進(jìn)程，以及獲取有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)和配置的信息。

ls /proc

• 這個(gè)目錄是動(dòng)態(tài)的，多一個(gè)進(jìn)程就多一個(gè)目錄，少一個(gè)進(jìn)程就少一個(gè)目錄。

ls /proc -l???

4、在/proc文件中查看指定進(jìn)程

查找?myproc?進(jìn)程：?

ps axj | grep myproc

?使用?ps axj?命令列出所有進(jìn)程的詳細(xì)信息，然后用?grep?過(guò)濾出包含?myproc?的行。輸出顯示?myproc?進(jìn)程的 PID 是 24857，同時(shí)也顯示了運(yùn)行?grep?命令本身的進(jìn)程信息。

在?/proc?目錄中查找進(jìn)程：?

ls /proc -l | grep '24857'

?這個(gè)命令列出了?/proc?目錄的內(nèi)容，并使用?grep?查找與?myproc?進(jìn)程 PID（24857）相關(guān)的目錄。/proc?文件系統(tǒng)包含了系統(tǒng)信息和正在運(yùn)行的每個(gè)進(jìn)程的詳細(xì)信息。每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)以其 PID 命名的目錄。輸出顯示了 PID 為 24857 的進(jìn)程的目錄。

列出?/proc/24857?目錄的內(nèi)容：?

ls /proc/24857

??通過(guò)列出?/proc/24857?目錄的內(nèi)容，可以看到與進(jìn)程相關(guān)的許多文件和目錄。這些文件和目錄提供了關(guān)于進(jìn)程的各種信息，包括：

• cmdline：進(jìn)程啟動(dòng)命令。cwd：進(jìn)程的當(dāng)前工作目錄。environ：進(jìn)程的環(huán)境變量。
• exe：到啟動(dòng)進(jìn)程的可執(zhí)行文件的符號(hào)鏈接。
• fd：包含指向進(jìn)程打開(kāi)的文件描述符的符號(hào)鏈接。
• status：進(jìn)程的狀態(tài)信息。mem：進(jìn)程的內(nèi)存映射。
• 等等其他許多提供關(guān)于進(jìn)程運(yùn)行狀態(tài)、資源使用情況等信息的文件和目錄。

5、進(jìn)程的工作目錄?

其中cwd表示當(dāng)前進(jìn)程的工作目錄

以前學(xué)習(xí)的FILE *fp = fopen("log.txt","w")，第一個(gè)參數(shù)沒(méi)有帶路徑，默認(rèn)打開(kāi)當(dāng)前路徑。為什么呢？

這是因?yàn)槲覀兊某绦蚪?jīng)過(guò)編譯形成可執(zhí)行程序，打開(kāi)文件運(yùn)行后，形成一個(gè)進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程都會(huì)有一個(gè)屬性，來(lái)保存自己的工作路徑。

五、通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用獲取進(jìn)程標(biāo)示符

1、getpid()/getppid()?

?使用man手冊(cè)查看使用方法?

getpid()

• 功能：getpid()?函數(shù)用于獲取當(dāng)前進(jìn)程的進(jìn)程 ID（PID）。
• 返回值：它返回一個(gè)?pid_t?類型的值，即當(dāng)前進(jìn)程的 PID。在 Linux 中，每個(gè)運(yùn)行的進(jìn)程都有一個(gè)唯一的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符，用于區(qū)分不同的進(jìn)程。
• 使用場(chǎng)景：該函數(shù)在需要根據(jù)進(jìn)程 ID 進(jìn)行進(jìn)程管理或信息記錄時(shí)非常有用。例如，日志記錄時(shí)可能需要記錄發(fā)起日志條目的進(jìn)程 ID。

getppid()

• 功能：getppid()?函數(shù)用于獲取當(dāng)前進(jìn)程的父進(jìn)程的進(jìn)程 ID（PPID）。
• 返回值：同樣返回一個(gè)?pid_t?類型的值，即當(dāng)前進(jìn)程的父進(jìn)程的 PID。當(dāng)一個(gè)進(jìn)程被創(chuàng)建（通常是通過(guò)?fork()?調(diào)用）時(shí)，創(chuàng)建它的進(jìn)程成為其父進(jìn)程。
• 使用場(chǎng)景：這在需要了解或控制進(jìn)程的層級(jí)結(jié)構(gòu)時(shí)非常有用，比如，在創(chuàng)建守護(hù)進(jìn)程時(shí)，可能會(huì)根據(jù)父進(jìn)程的 ID 進(jìn)行特定的邏輯判斷。

下面我們創(chuàng)建一個(gè)myproc.c文件，輸出的pid與我們查詢的進(jìn)程id進(jìn)行比較：?

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{while(1){pid_t id=getpid(); //獲取的是自己的進(jìn)程printf("hello world，pid: &d\n",,id);sleep(1);}return 0;
}

右邊復(fù)制一個(gè)SSH渠道，邊運(yùn)行邊查看，如下圖：

我們可以發(fā)現(xiàn)右邊通過(guò)getpid成功輸出進(jìn)程myproc的pid。?

我們?cè)佥敵鲆幌赂高M(jìn)程id（ppid）?

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main()
{while(1){pid_t id=getpid();printf("hello world, pid: %d, ppid: %d\n",id,getppid());sleep(1);}return 0;
}

輸出結(jié)果 ：

2、kill命令

?kill?命令用于向進(jìn)程發(fā)送信號(hào)，以控制進(jìn)程的行為或終止進(jìn)程。它的基本語(yǔ)法是：?

kill [options] <PID>

其中?<PID>?是要終止的進(jìn)程的進(jìn)程標(biāo)識(shí)符。

常用的?kill?命令選項(xiàng)包括：

• -l：列出可用的信號(hào)名稱。
• -9：發(fā)送強(qiáng)制終止信號(hào)，也稱為 SIGKILL，立即終止目標(biāo)進(jìn)程。
• -15：發(fā)送終止信號(hào)，也稱為 SIGTERM，默認(rèn)行為是終止目標(biāo)進(jìn)程，但它可以被進(jìn)程捕獲、忽略或處理。
• -SIG<signal>：使用信號(hào)名稱來(lái)指定要發(fā)送的信號(hào)，例如?-SIGTERM。

例如，要終止PID為22053的進(jìn)程，操作如下：

五、通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用創(chuàng)建進(jìn)程

1、bash

每次查詢當(dāng)前運(yùn)行的命令時(shí)，我們知道子進(jìn)程是我們創(chuàng)建并運(yùn)行的，那父進(jìn)程是誰(shuí)？

• 父進(jìn)程是bash。

系統(tǒng)中，每個(gè)命令行上運(yùn)行的命令都是由 Bash shell 的一個(gè)子進(jìn)程執(zhí)行。此外，Bash shell 本身也是系統(tǒng)中許多進(jìn)程的父進(jìn)程。 Bash shell 是命令行界面的核心，負(fù)責(zé)解釋和執(zhí)行用戶輸入的命令。

復(fù)習(xí)Shell概念?

• Shell（外殼）是計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中的一個(gè)用戶界面，用于與操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行交互。Shell允許用戶通過(guò)命令行或圖形用戶界面（GUI）來(lái)執(zhí)行操作系統(tǒng)提供的功能和應(yīng)用程序。Shell接受用戶輸入的命令，并將其解釋并傳遞給操作系統(tǒng)內(nèi)核執(zhí)行。
• 在類Unix操作系統(tǒng)（如Linux、macOS等）中，常見(jiàn)的Shell包括Bash（Bourne Again Shell）、Zsh（Z Shell）、Fish等。這些Shell提供了豐富的命令和功能，使用戶能夠管理文件、運(yùn)行程序、配置系統(tǒng)等操作。

在大多數(shù)Linux系統(tǒng)中，常用的命令行解釋器（shell）是Bash（Bourne Again Shell）。Bash是一個(gè)流行的Unix shell，也是許多Linux發(fā)行版的默認(rèn)shell。它提供了豐富的功能和命令，使用戶能夠與操作系統(tǒng)進(jìn)行交互、執(zhí)行命令、編寫(xiě)腳本等。

如果我們kill -9 bash呢？

kill -9 加上bash的id ，命令行會(huì)會(huì)失效。

1. 立即終止會(huì)話：?當(dāng)前終端或會(huì)話中的Bash進(jìn)程會(huì)被立即終止，導(dǎo)致您失去對(duì)該終端會(huì)話的訪問(wèn)。

2. 子進(jìn)程可能被終止：?如果該Bash進(jìn)程啟動(dòng)了任何子進(jìn)程，那么這些進(jìn)程可能也會(huì)因?yàn)楦高M(jìn)程的終止而受到影響，除非它們已經(jīng)被設(shè)置為守護(hù)進(jìn)程或與終端會(huì)話分離。

3. 未保存的數(shù)據(jù)丟失：?如果您在該Bash會(huì)話中運(yùn)行的程序或編輯器中有未保存的工作，強(qiáng)制終止Bash進(jìn)程將導(dǎo)致這些數(shù)據(jù)丟失。

4. 不影響其他Bash會(huì)話：?如果您在同一系統(tǒng)上打開(kāi)了多個(gè)終端會(huì)話，這個(gè)操作只會(huì)影響您向其發(fā)送kill -9命令的那個(gè)Bash進(jìn)程。其他Bash會(huì)話及其子進(jìn)程將不受影響。

5. 可能需要重新登錄：?終止當(dāng)前會(huì)話的Bash進(jìn)程后，您可能需要重新打開(kāi)一個(gè)新的終端會(huì)話或重新登錄您的用戶賬戶來(lái)恢復(fù)正常操作。

• 注意：每次登入的bash都不同，復(fù)制一個(gè)SSH通道，殺掉bash進(jìn)程，不會(huì)影響另一個(gè)窗口運(yùn)行命令。

2、fork()

在Linux系統(tǒng)中，fork()?是一個(gè)系統(tǒng)調(diào)用，用于創(chuàng)建一個(gè)新的進(jìn)程。調(diào)用?fork()?后，操作系統(tǒng)會(huì)復(fù)制當(dāng)前進(jìn)程的副本，包括代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧等，然后在新的進(jìn)程中運(yùn)行。原始進(jìn)程被稱為父進(jìn)程，新創(chuàng)建的進(jìn)程被稱為子進(jìn)程。

• 在?fork()?調(diào)用后，父進(jìn)程和子進(jìn)程會(huì)繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的代碼，但是它們會(huì)有不同的進(jìn)程ID（PID）和返回值。在父進(jìn)程中，fork()?返回子進(jìn)程的PID，而在子進(jìn)程中，fork()?返回0。
• 通過(guò)?fork()?創(chuàng)建子進(jìn)程后，父子進(jìn)程之間會(huì)共享一些資源，如文件描述符、內(nèi)存映射等，但各自有獨(dú)立的地址空間。這樣可以實(shí)現(xiàn)并發(fā)執(zhí)行，父子進(jìn)程可以在獨(dú)立的執(zhí)行環(huán)境中運(yùn)行不同的任務(wù)。?

按照順序先運(yùn)行沒(méi)有fork的代碼，再運(yùn)行有fork的版本。?

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main()
{printf("I am parent process.\n");printf("you can see me.\n");return 0;
}

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main()
{printf("I am parent process.\n");fork();printf("you can see me.\n");sleep(1);return 0;
}

?輸出結(jié)果如下：我們可以發(fā)現(xiàn)創(chuàng)建子進(jìn)程后有一句被輸出了兩次。

?

這是因?yàn)閯?chuàng)建進(jìn)程后，變?yōu)閮蓚€(gè)程序，一個(gè)是父進(jìn)程，另一個(gè)是子進(jìn)程，他們分別運(yùn)行fork()后面的程序。

父子進(jìn)程返回結(jié)果不同?

我們?cè)儆^察下面代碼的輸出結(jié)果?

#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>int main()
{printf("I am parent process.\n");pid_t ret=fork();printf("ret: %d, pid: %d, ppid: %d\n",ret,getpid(),getppid());sleep(1);return 0;
}

fork為什么給父進(jìn)程返回子進(jìn)程pid，給子進(jìn)程返回0？

• 當(dāng)fork()在父進(jìn)程中被調(diào)用時(shí)，它會(huì)返回子進(jìn)程的PID（進(jìn)程ID），這樣父進(jìn)程就可以知道新創(chuàng)建的子進(jìn)程的PID，從而可以對(duì)子進(jìn)程進(jìn)行管理或跟蹤。
• 當(dāng)fork()在子進(jìn)程中被調(diào)用時(shí)，它會(huì)返回0，這樣子進(jìn)程可以通過(guò)返回值來(lái)確定自己是子進(jìn)程，而不是父進(jìn)程。子進(jìn)程可以根據(jù)返回值執(zhí)行自己的邏輯，而不是繼續(xù)執(zhí)行父進(jìn)程的代碼。

?fork之后有兩個(gè)不同的執(zhí)行流

為什么下面else if和else可以同時(shí)輸出呢？因?yàn)閒ork之后有兩個(gè)不同的執(zhí)行流 。

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>int main()
{pid_t id=fork();if(id<0){//創(chuàng)建失敗perror("fork");return 1;}else if(id==0){//child processwhile(1){printf("I am child, pid:%d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());sleep(1);}}else{//parent processwhile(1){printf("I am father, pid:%d, ppid:%d\n",getpid(),getppid());sleep(1);}   }printf("you can see me\n");sleep(1);//進(jìn)程退出順序不一樣return 0;
}

?我們通過(guò)下面命令是用來(lái)監(jiān)視名為"myproc"的進(jìn)程。

while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep myproc | grep -v grep; sleep 1; done

這是一個(gè)無(wú)限循環(huán)（while :; do ... done），在循環(huán)內(nèi)部，它首先使用?ps axj | head -1?命令來(lái)顯示進(jìn)程列表的標(biāo)題行（列名），然后通過(guò)?ps axj | grep myproc | grep -v grep?命令來(lái)顯示包含 "myproc" 的進(jìn)程，同時(shí)使用?grep -v grep?來(lái)排除 grep 進(jìn)程本身。最后，sleep 1?用于每秒暫停一次

我們可以為每次輸出結(jié)果之間加上一條分割線。（###分隔符過(guò)長(zhǎng)僅保留部分）

while :; do ps axj | head -1 && ps axj | grep myproc | grep -v grep; sleep 1; echo "###"; done

fork創(chuàng)建進(jìn)程后，為什么會(huì)有兩個(gè)返回值？

• Linux中的fork()系統(tǒng)調(diào)用返回兩次值，這是因?yàn)樵赨nix系統(tǒng)中，fork()的設(shè)計(jì)是基于父子進(jìn)程的概念。調(diào)用fork()時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)復(fù)制當(dāng)前進(jìn)程，創(chuàng)建一個(gè)新的子進(jìn)程。這個(gè)子進(jìn)程是父進(jìn)程的副本，但它們是兩個(gè)獨(dú)立的進(jìn)程，各自有自己的地址空間。
• fork()創(chuàng)建進(jìn)程后返回兩次值的原因是，在fork()內(nèi)部，父進(jìn)程和子進(jìn)程各自會(huì)執(zhí)行自己的return語(yǔ)句，這導(dǎo)致了兩次返回。這并不意味著操作系統(tǒng)保存了兩次狀態(tài)，而是因?yàn)楦高M(jìn)程和子進(jìn)程在不同的執(zhí)行上下文中各自返回。

3、總結(jié)：

• 在操作系統(tǒng)中，當(dāng)需要運(yùn)行一個(gè)進(jìn)程時(shí)，實(shí)際上是從任務(wù)結(jié)構(gòu)（task_struct）形成的隊(duì)列中選擇一個(gè)任務(wù)結(jié)構(gòu)來(lái)執(zhí)行該進(jìn)程的代碼。進(jìn)程調(diào)度實(shí)質(zhì)上就是在任務(wù)結(jié)構(gòu)隊(duì)列中選擇一個(gè)進(jìn)程的過(guò)程。
• 在創(chuàng)建父子進(jìn)程后，哪個(gè)進(jìn)程先運(yùn)行并不確定。這是由操作系統(tǒng)的調(diào)度器決定的。調(diào)度器會(huì)根據(jù)一定的策略（如優(yōu)先級(jí)、時(shí)間片輪轉(zhuǎn)等）來(lái)決定下一個(gè)要運(yùn)行的進(jìn)程。
• 因此，父子進(jìn)程的執(zhí)行順序不確定，取決于操作系統(tǒng)的調(diào)度算法。