Linux--进程概念 - 详解

1.基本概念与基本操作

• 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。

2 描述进程-PCB

基本概念

• 进程信息被放在⼀个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。

• 课本上称之为PCB（process control block），Linux操作系统下的PCB是: task_struct

task_struct-PCB的⼀种

• 在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct。

• task_struct是Linux内核的⼀种数据结构，它会被装载到RAM(内存)⾥并且包含着进程的信息。

3.task_ struct

内容分类

• 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

这里重点关注我们的程序计数器，内存指针和上下文数据。大致如图

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。

4.查看进程

4.1. 进程的信息可以通过 /proc 系统⽂件夹查看

如：要获取PID为1的进程信息，你需要查看 /proc/1 这个⽂件夹。

值得注意的是，在这个对应pid的文件夹下我们可以看到，记录了 当前进程的二进制可执行代码的路径，和当前进程的工作路径。这个工作路径可以在 Linux 下，可以使用 C 语言中的chdir函数来修改进程的工作路径。

#include int chdir(const char *path);

4.2. ⼤多数进程信息同样可以使⽤top和ps这些⽤⼾级⼯具来获取

5.通过系统调⽤获取进程标⽰符

• 进程id（PID）

• ⽗进程id（PPID）

#include 
#include 
#include 
int main()
{
printf("pid: %d\n",getpid());
printf("ppid: %d\n",getppid());
return 0;
}

6.通过系统调⽤创建进程-fork初识

在Linux下，进程的增加的方式是由父进程创建子进程。

在多次运行上面代码时，我们会发现，pid一直在变化，ppid却一直没变。

其实这里是因为，我们的进程是bash的子进程。

运⾏ man fork

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（采⽤写时拷⻉）

fork 之后通常要⽤ if 进⾏分流

#include 
#include 
#include 
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为什么会有两个返回值？

• 本质：fork() 的核心作用是复制当前进程（父进程），创建一个几乎完全相同的新进程（子进程）。这两个进程从 fork() 调用的下一行代码开始并发执行。
• 返回值的作用：为了让父进程和子进程能够区分自己的身份，fork() 在两个进程中返回不同的值：
  • 在父进程中：返回子进程的进程 ID（PID，一个正整数）。
  • 在子进程中：返回 0。
  • 若出错：父进程返回 -1，且不会创建子进程。

两个返回值各种给⽗⼦如何返回？

• 执行流程：
  1. 父进程调用 fork()，内核创建子进程。
  2. 父进程继续执行，fork() 返回子进程的 PID（正整数）。
  3. 子进程从 fork() 的返回处开始执行，fork() 返回 0。

为什么设计这样的返回值？

• 子进程通过 0 确认身份：子进程可以直接通过 if (pid == 0) 判断自己是子进程。
• 父进程需要子进程的 PID：父进程通常需要管理子进程（如等待子进程结束、发送信号），因此返回子进程的 PID 便于操作