目录编辑1 冯・诺依曼体系结构2 操作系统 (OS) 定位2.1 广义与狭义操作系统2.2 OS 两大目标2.3 系统调用 库函数3 进程基础概念 PCB (task_struct)3.1 什么是进程3.2 PCB task_structLinux 的进程控制块3.3 查看进程的两种方式3.4 获取 PID、PPID 系统调用4 fork () 创建子进程1 冯・诺依曼体系结构现代计算机PC、服务器均遵循冯诺依曼体系五大部件输入设备、存储器、CPU (运算器 控制器)、输出设备。⚠关键点这里的存储器指内存CPU只能直接读写内存不能直接访问外设键盘、显示器、硬盘外设和 CPU 之间的数据交互必须经过内存中转所有设备数据交互都要和内存打交道。拓展存储层次寄存器 → L1/L2/L3 高速缓存 → 内存 DRAM → 本地磁盘 → 远程网络存储。速度逐级变慢容量逐级变大。思考题QQ 聊天数据流向键盘输入 → 内存 → CPU 处理 → 内存 → 网卡发送接收消息网卡收到数据到内存CPU 处理内存把数据输出到显示器。2 操作系统 (OS) 定位2.1 广义与狭义操作系统狭义 OS内核 Kernel四大核心模块进程管理、内存管理、文件管理、驱动管理。广义 OS 内核 shell 外壳 标准库 系统工具软件。2.2 OS 两大目标向下管理计算机全部软硬件资源向上给上层应用程序提供安全、稳定的运行环境。操作系统本质就是一款管理软件。 管理的实现思路两步描述用struct结构体把被管理对象的全部属性描述出来组织用链表 / 红黑树等数据结构把这些结构体对象组织起来。类比学校管理学生学生信息用结构体描述用链表把全部学生信息组织起来。2.3 系统调用 库函数内核不允许用户程序直接访问内核向外暴露接口叫做系统调用。 系统调用接口功能底层使用门槛高标准库libc会对系统调用做封装形成库函数。用户程序 → 库函数 → 系统调用 → 内核 → 硬件。3 进程基础概念 PCB (task_struct)3.1 什么是进程课本概念程序的一次执行实例正在运行的程序。内核视角进程是分配系统资源CPU 时间、内存的基本实体。真实理解进程 内核数据结构PCB(task_struct) 磁盘加载进来的程序代码和数据程序磁盘上静态的可执行文件进程内存中正在运行的实例一个程序可以生成多个进程。3.2 PCB task_structLinux 的进程控制块Linux 内核中每一个进程对应一个task_struct结构体存放在内存中保存进程全部属性。task_struct 核心成员标识符PID 进程 IDPPID 父进程 ID用来唯一标识进程进程状态运行、睡眠、僵尸等状态退出码、退出信号优先级决定 CPU 调度先后程序计数器下一条要执行指令的地址内存指针指向该进程虚拟地址空间mm_struct上下文数据CPU 寄存器的值进程被切走的时候保存寄存器恢复运行时回填I/O 信息进程打开的文件列表记账信息CPU 使用时长统计。内核把所有进程的task_struct用双向链表组织管理。3.3 查看进程的两种方式/proc伪文件系统内核把进程信息导出成目录/proc/PID查看指定进程用户命令ps aux #查看系统全部进程 ps axj top #动态监控进程资源3.4 获取 PID、PPID 系统调用头文件sys/types.hunistd.hgetpid(); // 获取自己进程PID getppid(); // 获取父进程PID4 fork () 创建子进程pid_t fork();创建子进程。调用一次返回两次父进程返回子进程 PID子进程返回0出错返回-1子进程以父进程为模板创建代码共享数据写时拷贝。#include stdio.h #include unistd.h #include sys/types.h int main() { pid_t ret fork(); if(ret 0) { perror(fork); return 1; } else if(ret 0) { printf(子进程 pid:%d\n, getpid()); } else { printf(父进程 pid:%d 子pid:%d\n,getpid(), ret); } sleep(1); return 0; }重点疑问为什么一个函数会有两个返回值 fork 内核做两件事创建子进程 task_struct、拷贝页表fork 在子进程准备完毕之后父子两个进程都会从 fork 返回处继续执行所以得到两个返回值。 一般配合if‑else做父子进程业务分流。
目录编辑1 冯・诺依曼体系结构2 操作系统 (OS) 定位2.1 广义与狭义操作系统2.2 OS 两大目标2.3 系统调用 库函数3 进程基础概念 PCB (task_struct)3.1 什么是进程3.2 PCB task_structLinux 的进程控制块3.3 查看进程的两种方式3.4 获取 PID、PPID 系统调用4 fork () 创建子进程1 冯・诺依曼体系结构现代计算机PC、服务器均遵循冯诺依曼体系五大部件输入设备、存储器、CPU (运算器 控制器)、输出设备。⚠关键点这里的存储器指内存CPU只能直接读写内存不能直接访问外设键盘、显示器、硬盘外设和 CPU 之间的数据交互必须经过内存中转所有设备数据交互都要和内存打交道。拓展存储层次寄存器 → L1/L2/L3 高速缓存 → 内存 DRAM → 本地磁盘 → 远程网络存储。速度逐级变慢容量逐级变大。思考题QQ 聊天数据流向键盘输入 → 内存 → CPU 处理 → 内存 → 网卡发送接收消息网卡收到数据到内存CPU 处理内存把数据输出到显示器。2 操作系统 (OS) 定位2.1 广义与狭义操作系统狭义 OS内核 Kernel四大核心模块进程管理、内存管理、文件管理、驱动管理。广义 OS 内核 shell 外壳 标准库 系统工具软件。2.2 OS 两大目标向下管理计算机全部软硬件资源向上给上层应用程序提供安全、稳定的运行环境。操作系统本质就是一款管理软件。 管理的实现思路两步描述用struct结构体把被管理对象的全部属性描述出来组织用链表 / 红黑树等数据结构把这些结构体对象组织起来。类比学校管理学生学生信息用结构体描述用链表把全部学生信息组织起来。2.3 系统调用 库函数内核不允许用户程序直接访问内核向外暴露接口叫做系统调用。 系统调用接口功能底层使用门槛高标准库libc会对系统调用做封装形成库函数。用户程序 → 库函数 → 系统调用 → 内核 → 硬件。3 进程基础概念 PCB (task_struct)3.1 什么是进程课本概念程序的一次执行实例正在运行的程序。内核视角进程是分配系统资源CPU 时间、内存的基本实体。真实理解进程 内核数据结构PCB(task_struct) 磁盘加载进来的程序代码和数据程序磁盘上静态的可执行文件进程内存中正在运行的实例一个程序可以生成多个进程。3.2 PCB task_structLinux 的进程控制块Linux 内核中每一个进程对应一个task_struct结构体存放在内存中保存进程全部属性。task_struct 核心成员标识符PID 进程 IDPPID 父进程 ID用来唯一标识进程进程状态运行、睡眠、僵尸等状态退出码、退出信号优先级决定 CPU 调度先后程序计数器下一条要执行指令的地址内存指针指向该进程虚拟地址空间mm_struct上下文数据CPU 寄存器的值进程被切走的时候保存寄存器恢复运行时回填I/O 信息进程打开的文件列表记账信息CPU 使用时长统计。内核把所有进程的task_struct用双向链表组织管理。3.3 查看进程的两种方式/proc伪文件系统内核把进程信息导出成目录/proc/PID查看指定进程用户命令ps aux #查看系统全部进程 ps axj top #动态监控进程资源3.4 获取 PID、PPID 系统调用头文件sys/types.hunistd.hgetpid(); // 获取自己进程PID getppid(); // 获取父进程PID4 fork () 创建子进程pid_t fork();创建子进程。调用一次返回两次父进程返回子进程 PID子进程返回0出错返回-1子进程以父进程为模板创建代码共享数据写时拷贝。#include stdio.h #include unistd.h #include sys/types.h int main() { pid_t ret fork(); if(ret 0) { perror(fork); return 1; } else if(ret 0) { printf(子进程 pid:%d\n, getpid()); } else { printf(父进程 pid:%d 子pid:%d\n,getpid(), ret); } sleep(1); return 0; }重点疑问为什么一个函数会有两个返回值 fork 内核做两件事创建子进程 task_struct、拷贝页表fork 在子进程准备完毕之后父子两个进程都会从 fork 返回处继续执行所以得到两个返回值。 一般配合if‑else做父子进程业务分流。
