Linux操作系统中进程，PCB，fork（）函数，僵尸进程，孤儿进程，进程优先级，环境变量

电路设计

Linux操作系统中进程，PCB，fork（）函数，僵尸进程，孤儿进程，进程优先级，环境变量

2019-07-14 07:35发布生成海报

站内文章 / 电路设计

13261 0

操作系统（Operator System）

操作系统有很多种类，但是大的放向有三类。
Windows、MAC、Linux操作系统。
操作系统在计算机中，相当与一个管家，对下合理安排管理计算机资源，对上提供给用户一个稳定的操作环境。
计算机发展到现在经过不断的改进，目前使用的是冯诺伊曼体系结构，以内存，CPU，输入，输出。
操作系统中内核就是属于内存管理进程管理等，在操作系统中为了管理完成一些任务，或者说作业，那么就会通过描述一个任务，然后进行管理。计算机实现图

进程
概念
是一个程序执行的一个实例，程序正在执行。
从内核来看，是分配系统资源的实体。
描述（PCB）
那么怎么来描述一个进程呢？
进程的描述是通过PCB来进行描述。在Linux中描述PCB是通过一个叫task_struct的结构体。PCB中有什么呢？
有这么几个：
1. 标识符：用来描述本进程的唯一标识符，区别其他进程
2. 状态：用来表示当前进程的状态，退出码，退出信号
3. 优先级：相对于其他进程之间的优先级
4. 程序计数器：用于记录程序的下一条指令的地址
5. 内存指针：其中有代码和数据相关的指针，还有共享内存块指针
6. 上下文：进程执行时寄存器中的数据
7. I/O状态
8. 记账信息：其中包含各种时间
9. 其他

这里重点说明一下进程的状态：
进程的状态有： 1.R：运行状态。表示的是进程在就绪队列或者正在运行。这个是不定。
2.S：睡眠状态。表示进程在等在某件事情完成。
3.D：磁盘休眠。不可中断睡眠。
4.T：停止状态。用来停止该进程。用kill 查看对应的编号
5.X：死亡状态。进程结束。
6.Z：僵尸状态。既进程结束但是PCB为释放

fork（）函数

fork函数用来创建一个进程。这个函数是一个很特别的系统函数，怎么特别呢？
因为它调用一次有两个返回值。 fork 返回值类型是pid_t类型。其实就是一个int型，经过封装后为pid_t类型。
而且fork函数在创建出子进程时，父子进程代码共享，数据各自开辟空间，私有一份，并且采用写时拷贝。 fork函数返回两个值，那么我们怎么进行操作呢？
fork函数是创建出一个子进程，那么我们可以用if语句来进行分流。在分流前，我们要了解到，fork出来的子进程返回值为0，而父进程的返回值为子进程的pid。所以我我们就可以用以下代码进行分流

int main()
{
    pid_t ret = fork();
    if (ret > 0)
    {
        // 父
    }
    else  if (ret == 0)
    {
        // 子
    }
    else
    {
        perror();
}

我们来总结一下fork函数：
1. 一次调用有两个返回值，父进程返回子进程的pid，子进程返回0
2. 父进程和子进程都从fork执行结束之后的位置继续执行
3. 子进程以父进程为模板。采用写时拷贝
4. 父子进程执行的先后顺序，不确定，取决于操作系统调度器

fork()函数创建子进程失败情况
1）创建进程数达到上限
2）内存满了，不能有空间进行进程的创建。

僵尸进程

什么是僵尸进程？
在这里因为要说明，僵尸进程也是进程的一个状态，是Z状态（zombie）。
怎么才能进入Z状态，也就是怎么产生的僵尸进程。

僵尸进程的产生是因为在子进程在做完父进程分配好的任务，需要父进程来接受子进程的返回码，但是父进程没有接受，这样子进程就会形成僵尸进程，会以进程终止在进程表中，PCB还在占用系统资源。
如果父进程还在运行，子进程进入Z状态，并且占用系统资源。

产生僵尸进程代码：

#include 
#include 
#include 
int main()
{
    pid_t id = fork();
    if (id > 0)
    {
        // 父进程
        printf("%d
", gitpid());
        sleep(10);
    }
    else if (id == 0)
    {
        // 子进程
        printf("%d
", gitpid());
        sleep(5);
    }
    else
    {
        perror("fork");
    }
    return 0;
}

孤儿进程

什么是孤儿进程？
孤儿进程简单的说：
就是当父进程创建出子进程，但是是父进程先退出，子进程还没退出，就形成了孤儿进程。
如果形成孤儿进程怎么处理，如果出现孤儿进程，那么就会由1号进程收养，该进程的父进程变成1好进程Init进程。init进程会每隔一会wait()，直到收回孤儿进程结果，让孤儿进程正常退出。
用代码演示孤儿进程：

#include 
#include 
#include 
int main()
{
    pid_t id = fork();
    if (id > 0)
    {
        printf("%d", gitpid());
        sleep(1);
    }
    else if (id == 0)
    {
        printf("%d
", gitpid(), gitppid());
        sleep(10);
    }
    else
    {
        perror("fork");
    }
    return 0;
}

进程优先级

进程优先级是干什么用的。为什么会有进程优先级。
进程优先级就决定了，进程执行的先后顺序，也就是为了合理的按照一定顺序分配系统资源。
对于一个多任务系统，这样做大大的改善了系统的整体性能。
怎么查看Linux下的进程：ps -l

需要知道：
UID：代表执行者的身份
PID：代表进程的唯一标识符
PPID：代表当前进程的父进程。
PRTI：代表进程被执行的优先级，值越小越被先执行
NI：代表进程的NICE值。（nice值也可以叫修正数）
关于优先级，难道就只能按照系统给出的执行吗？自己不可以修改吗？
不！
我们可以通过修改NICE值进行修改优先级。但是nice值是有修正范围的是-20到19，四十个级别。
具体怎么调整：
调整的规则是新优先级 = 旧有限级 + nice值
1）程序启动前调整：nice -n -5 ./a.out
2）调整已经存在的进程优先级：renice -5 -p PID号（意思是把进程号的nice值修改为-5）
3）用top命令修改nice值：进入top后按r输入PID号再输入nice值
最后再总结一下进程的四个性质

竞争性：进程数量较多，而cpu等资源少，就会形成进程间的竞争。合理的竞争会高效的完成任务。也因此有了优先级
独立性：多进程运行，有着自己独有的资源，进程与进程之间不会收到影响。
并发性：并发从宏观上看是同是运行，其实在微观上看系统的进程是串行运行，因为CPU的速度比较快，所以就看上去是同时运行。
并行性：并行就是同时运行多个进程，这是因为有多个cpu处理器，达到了同时处理两个进程或者多个进程。就形成了并行。

Linux下的环境变量

环境变量：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：我们在编译代码链接库时，没有关心库在哪？这个就是环境变量在帮助编译器查找。

常见环境变量

PATH：命令搜索路径
HOME：指定用户的主工作目录
HISTSIZE: 保存历史命令的记录条数
SHELL：当前shell，通常是/bin/bash 常用命令
echo $name ：name是环境变量名称，查看环境变量方法。
env: 查看所有环境变量
export：（重点）设置一个环境变量
在linux下设置环境变量PATH值
有三种：
1）设置当前进程的PATH，也就是在当前终端窗口有效，如果重新打开终端又回到以前。在命令行输入 export PATH=$PATH:路径
2）设置用户环境变量（linux是多用户多任务）设置完成就可以在改用户下是永久的。要到用户的~/.bash_profile中
添加 export PATH=$PATH:路径
3）设置全局系统环境变量，到/etc/profile文件中添加。
通过系统调用来获取环境变量
getenv讲解
可以通过代码调用系统调用来获取某个环境变量。 #include #include int main() { printf("%s ", getenv("PATH")); return 0; } 获取环境变量PATH的值

如有误，还望指正，谢谢！