Linux进程管理2
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一 PCB结构体
为什么要有结构体PCB
在windows中，我们双击桌面图标，启动一个软件的本质上，就是启动了一个进程。那么类似的，在linux下，运行一条命令，就是在系统层面创建了一个进程。操作系统只能对进程来进行调度。因此我们用操作系统管理的时候，也就是对进程进行管理。
有这样一种情况，我们可以同时运行成千上万条命令，同时加载多个程序，也就是说，在OS中可能存在大量的进程，那么OS怎么对这些进程来进行管理？
之前谈到的概念，先描述，再组织（管理的本质）
更正：struct_task->task_struct
我们写的一个个可执行程序以文件（内容+属性）的形式存储在磁盘上，当运行的时候，需要把他加载到内存中。由于进程很多，为了实现管理，把他们描述成一个个PCB结构体（不用存放内容，只用加载属性即可），以链表的数据结构形式对他们来实现管理。
struct PCB
{
struct PCB* next;//指向下一个PCB
struct PCB* prev;//指向上一个PCB
……//data 其他的属性数据与进程相关的
};写成代码就是这样的一个意思。
因此，PCB存在的意义就是管理OS中存在的大量进程。
PCB是什么
PCB（process control block）进程控制块，是结构体的形式存储的。在不同的操作系统中，PCB不同，但是在Linux中叫做task_struct
task_struct中，有各种属性数据。
从知乎上截取的：
(1)标示符 ： 描述本进程的唯一标识符，用来区别其他进程。
(2)状态 ：任务状态，退出代码，退出信号等。
(3)优先级 ：相对于其他进程的优先级。
(4)程序计数器：程序中即将被执行的下一条指令的地址。
(5)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。
(6)上下文数据：进程执行时处理器的寄存器中的数据。
(7) 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。
(8) 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。
还有一些其他信息
接下来会对这些先简单说明下，有个初步的概念，有个感性的认知。
标识符：相当于我们的身份证号码。用来单独唯一标识我们这些人。也是便于管理
状态：一个人平时可以在学习，在运动，在娱乐，对应进程就相当于这些状态
优先级：就是先做什么事情，再做什么事情。注意与权限差别：能否做某事
程序计数器：一个程序被执行，默认是顺序结构，自顶向下一句一句执行的。但是遇到一些比如循环语句，分支语句，就要进行跳转。是由PC指针（EPC）保存当前正在被执行的下一条指令的地址，从而保证指令自顶向下执行。
上下文数据：以各种队列的方式存储在寄存器中的。
io状态信息：云服务器啊，内存多大啊，硬盘空间有多少啊，带宽啊，这些。
记账信息：进程被处理器执行了多长时间。
二 如何创建一个进程？
1 用命令行创建一个进程
首先我们用vim编写一个程序，之后编写相关的makefile，运行之后就是一个进程了。
查看进程
我们可以通过ps命令来查看进程 如下
如果带上head -1的话可以带上对应的标头
pid->当前进程id ppid->父进程的id STAT->状态
也可以用/proc的方式来查看一个进程
ls /可以查看当前有什么文件目录
ls /proc 进入当前进程目录。每一个运行中的进程都会有一个对应的属性，来标识当前所在的工作路径，是一个二进制的文件，也是一个动态的目录，会根据进程的创建和销毁来改变。
ls /proc/pid(第三行对应的数字) 查看对应的进程 进入之后就可以查看这个进程的所有属性了
如果想要杀掉对应的进程只需要 kill-9就行了
有了对一个进程的初步认识——如何以命令行的方式创建进程以及杀死进程，一个进程到底是什么之后，我们从代码的层面来了解一下进程的创建。这就不得不谈到一个系统调用接口——fork了。
2 用代码来创建进程
fork——创建子进程的系统调用接口
① 基本使用
基本功能：创建一个子进程，有两个返回值：给父进程返回子进程的pid，给子进程返回0。
在介绍这个功能的时候，我们为了更显著的观察到这个现象，介绍两个获取pid和ppid的函数——getpid（）和getppid（），他们的返回值类型都是pid_t，一个是返回该进程的pid，一个是返回该进程父进程的pid。头文件#include<unistd.h>
我们确实观察到了fork之后会有两个返回值，两个执行流，给父进程返回子进程的pid，给子进程返回0.
②其他问题
a 为什么有两个返回值
有两个返回值，必定是return执行了两次。也就是存在两个进程，分别执行了return语句。
我们先来了解下CPU如何执行对应的进程的。
一个个进程的代码和数据会被一个个task_struct结构体来管理，这些结构体会以链表的形式存储，形成一个运行队列，等待CPU的调度。
CPU执行代码的时候，会根据对应的调度算法，来确定执行的顺序。当CPU执行对应的进程的时候 ，会根据task_struct来找到对应的代码和数据，执行，之后将这个进程从运行队列中拿出来，再去执行其他的进程。操作系统和CPU运行某一个进程，本质是从task_struct形成的队列中挑选一个task_struct来执行他的代码。进程调度就变成了在task_struct的队列中选择一个进程的过程。
父子进程被创建出来，哪一个先运行？不一定
运行队列会因为各种原因变化，谁先运行是完全不可控的。是由操作系统的调度器来决定的。
我的代码在用户层当中，fork是对应的接口，是个系统调用接口，是个函数，用来创建子进程谁实现的？是操作系统实现的。
在操作系统中，fork内部就是实现创建子进程的逻辑。
那么在创建进程时，操作系统需要做什么？
本质就是系统多了个进程：
要新建一个task_struct结构体，创建了对应的空间，但是内部所有属性没有创建，信息如何填充？以父进程的task_struct为模板，父进程是什么值，子进程一般就是什么值。有些会继承，有些是私有的。创建对应的代码和数据。
创建一个子进程：要给子进程创建一个task_struct操作系统来管理对应的新进程，对应的结构体变量产生之后入到系统全局的维护进程列表中，操作系统实现管理。
关于return：当我们已经准备return了，我们的核心代码执行完了。也就是说，使用fork在return最终结果的时候，子进程已经被创建出来了。
创建子进程。不仅创建进程，还要让他在对应的队列里待着。通过父进程的手，准备return的时候，子进程已经被创建并且放在了对应的运行队列中，也就是说可以被调度。已经出现了对应父子进程执行的逻辑。这个return被父子对应执行了。
因此会被return两次，有两个返回值。
但是这不代表一个变量里面会记录两次。因为一个变量被第二次写入的时候，是覆盖式写入的。这一点之后说明。
b 为什么这样返回
为什么给子进程返回0，给父进程返回子进程的pid？
一个子进程永远都只有一个父进程，但是父进程有多个子进程，父：子=1：n
父进程为了更好地控制子进程，会标识子进程：fork之后，给父进程返回子进程的pid，以进行相关的管理。
子进程只有一个对应的父进程，只需要返回0就可以了。
c if和else会被同时执行？
因为fork之后有两个进程，是2个不同的执行流，父子进程的代码是共享的，根据不同的id来执行不同的语句。
我们对一个进程是什么，有哪些属性值，怎么被os管理以及如何创建进程（命令行，代码），以及fork的使用和基本问题的认识做了一些说明。下次来深入介绍进程状态。