一、背景

1、操作系统(Operator System)的概念：

任何计算机都包含一个基本的程序集合，称为操作系统(简称OS)。笼统的理解，操作系统包括：

1)内核，其含有内核管理、进程管理、驱动管理和文件管理。

2)其他程序，例如：函数库、shell程序等等。

2、设计OS的目的：

1)与硬件交互，管理所有的软硬件资源；

2)为用户程序(应用程序)提供一个良好的执行环境。

3、定位

管理好软硬件资源。

4、系统调用和库函数概念：

1)系统调用：操作系统对外是一个整体，但是会露出几个接口，以供上层开发利用。这部分由操作系统提供的接口就叫做系统调用。

2)库函数：开发者对系统调用进行封装形成的集合，就叫做库函数。库有利于用户和开发者的使用。

5、总结：

计算机管理硬件

1)描述起来用结构体；

2)组织起来用链表或其他高效的数据结构。

二、进程

1、基本概念：

1)通俗的观念：程序的一个执行实例，或正在执行的程序。

2)内核的观点：担当分配系统资源(CPU时间和内存)的实体。

2、基本元素：

进程的两个基本元素是程序代码和数据集。

注意：程序代码可能被执行相同程序的其他进程共享。进程是一种动态描述，但是并不代表所有进程都在执行，因为进程在内存中因策略和调度需求会处于不同的状态。

3、进程控制块(PCB)

1)含义：

进程信息被放在一个进程控制块的数据结构中，可以理解为进程的属性的集合，称之为process control block ，简称PCB。

2)task_struct – PCB的一种

A、在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct，

B、task_struct会被装载到RAM(内存)并且包含着进程的信息。

3)task_struct内容分类

A、标识符：用于区别其他进程。

B、状态：任务状态、退出信息和退出代码等。

C、优先级：进程执行的先后顺序。

D、程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址。

E、内存指针：包括程序代码和进程相关数据的指针，及其他进程共享内存块的指针。

F、上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据(学籍档案、寄存器)。

G、I/O的状态信息：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。

H、记账信息：包括处理器的时间总和，时间限制，记账号等。

4、组织进程

在内核中可以找到进程，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。

注：进程控制块是操作系统能够支持多进程和多处理的关键工具。可以说：进程是由程序代码、相关数据和进程控制块组成的。

5、查看进程

1)进程的信息可以通过/proc系统文件夹查看。

【例】获取PID为1的进程信息。

注：大多数进程信息同样可以使用top和ps这些用户级工具来获取。

【例】

释：

A、UID：执行者的身份。

B、PID：本进程代号。

C、PPID：父进程代号。

D、PRI：本进程被执行的优先级，其值越小越早被执行。

E、NI：本进程的nice值。

2)通过系统调用获取进程标识符

A、进程id(PID)

B、父进程id(PPID)

【例】

其程序为：

3)通过系统调用创建进程-fork初识

A、可通过运行man fork，认识fork

B、fork有两个返回值

C、父进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份(采用写时拷贝)。

【例】

其程序如下：

注：fork之后通常用if进行分流

【例】

程序为：

#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", getppid(), ret);

}

sleep(1);

return 0;

}