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二刷Linux：这一次，我终于“理解”了进程

二刷Linux的理解

理解冯诺依曼体系结构

理解数据流动

理解系统调用

操作系统的目标如下：

进程到底是什么

查看进程的两种方式

fork函数的三个问题

进程状态的理解

Linux内核链表

一、冯诺依曼体系结构

常见的计算机(如笔记本 服务器)，大多数都遵循冯诺依曼体系！

二、操作系统(OS)

2.1 概念

printf的本质：是你把你的数据写到了硬件(显示器)

2.2 设计OS的目的

2.3 核心功能

整个计算机软硬件架构中，操作系统的定位：一款纯正的"搞管理"的软件

2.4 如何理解管理

2.5 系统调用和库函数概念

库函数和系统调用是上下层的关系！

操作系统管理进程：先描述后组织

三、进程

3.1 基本概念与基本操作

3.1.1 描述进程-PCB

3.1.2 task_struct

内容分类

组织进程

可以在内核源代码里找到他
所有运行在系统里的进程都以task_struct链表的形式存在内核中！

3.1.3 查看进程

3.1.4 通过系统调用获取进程标示符

进程 id （PID）
父进程 id (PPID)

3.1.5 通过系统调用创建进程-fork初识

fork之后通常要用if进行分流

3.1.5 通过代码来创建子进程

3.2 进程状态

3.2.1 Linux内核源代码

• 为了弄明⽩正在运⾏的进程是什么意思，我们需要知道进程的不同状态。⼀个进程可以有⼏个状态
（在Linux内核⾥，进程有时候也叫做任务）。
下⾯的状态在kernel源代码⾥定义：

3.2.2 进程状态查看

3.2.3 Z(zombie) - 僵尸进程

创建一个维持30s的僵尸进程的例子：

3.2.4 僵尸进程危害

3.2.5 孤儿进程

3.3 进程优先级

3.3.1 基本概念

3.3.2 查看系统进程

在Linux或unix系统中，用ps-l 命令则会类似输出以下几个内容：

3.3.3 PRI and NI

3.3.4 RPI vs NI

3.3.5 查看进程优先级的命令

3.3.5 进程优先级的极值问题

3.3.6 竞争、独立、并行、并发

3.4 进程切换

参考一下Linux内核0.11代码

3.4.1 Linux2.6内核进程O(1)调度队列

3.4.2 一个CPU拥有一个runqueue

如果有多个CPU就要考虑进程个数的负载均衡问题！

3.4.3 优先级

3.4.4 活动队列

3.4.5 过期队列

3.4.6 active指针和expired指针

3.4.7 总结

在系统中查找一个最合适调度的进程的时间复杂度是一个常数，不随着
进程增多而导致时间成本增加，我们称之为进程调度O(1)算法！

四、环境变量

4.1 基本概念

4.2 常见环境变量

4.3 查看环境变量方法

echo $NAME // NAME: 你的环境变量名称

4.4 和环境变量相关的命令

4.5 环境变量的组织方式

4.6 通过代码如何获取环境变量

libc中定义的全局变量environ指向环境变量表,environ没有包含在任何头⽂件中,所以在使⽤时 要⽤extern声明。

4.7 通过系统调用获取或设置环境变量

4.8 环境变量通常是具有全局属性的

环境变量通常具有全局属性，可以被子进程继承下去！

五、程序地址空间

5.1 研究平台

5.2 程序地址空间回顾

5.3 虚拟地址

然后修改成以下的代码试一下

5.4 进程地址空间

之前说虚拟地址空间不准确，准确的应该说成进程地址空间！

5.4 区域划分

5.5 虚拟内存管理

代码如下（示例）：

structvm_area_struct{unsignedlongvm_start;//虚存区起始unsignedlongvm_end;//虚存区结束structvm_area_struct*vm_next,*vm_prev;//前后指针structrb_nodevm_rb;//红⿊树中的位置unsignedlongrb_subtree_gap;structmm_struct*vm_mm;//所属的 mm_structpgprot_tvm_page_prot;unsignedlongvm_flags;//标志位struct{structrb_noderb;unsignedlongrb_subtree_last;}shared;structlist_headanon_vma_chain;structanon_vma*anon_vma;conststructvm_operations_struct*vm_ops;//vma对应的实际操作unsignedlongvm_pgoff;//⽂件映射偏移量structfile*vm_file;//映射的⽂件void*vm_private_data;//私有数据atomic_long_tswap_readahead_info;#ifndefCONFIG_MMUstructvm_region*vm_region;/* NOMMU mapping region */#endif#ifdefCONFIG_NUMAstructmempolicy*vm_policy;/* NUMA policy for the VMA */#endifstructvm_userfaultfd_ctxvm_userfaultfd_ctx;}__randomize_layout;

5.6 为什么要有虚拟地址空间