Linux作業系統基礎
- 1. 作業系統
- 1.1 設計os的目的
- 1.2 定位
- 2. 行程
- 2.1 認識行程
- 2.2 查看行程
- 2.2.1 第一種方法
- 2.2.2 第二種方法
- 3. 通過系統呼叫獲取識別符號
- 4. 行程需要注意的幾個地方
我們常見的計算機，大部分都遵守馮諾依曼體系，
- 輸入設備：鍵盤，滑鼠，攝像頭，麥克風，網卡，硬碟等
- 存盤器：記憶體（掉電易失性存盤介質）
- 中央處理器：
- 運算器：算數運算，邏輯運算
- 控制器：控制電路信號（非資料性，什么時候該進行什么操作，進行操作的時間）
輸出設備：顯示幕，聲卡，喇叭，硬碟
從資料信號看，cpu不和輸入輸出設備互動，
- cpu 暫存器：納秒
- 記憶體：微妙
- 硬碟：毫秒
- 距離cpu越近存盤效率越高，成本越高，且容量比較小，
- 出于成本和效率，一般由快的設備給慢的設備做快取，
輸入輸出設備距離cpu遠，所以一般由記憶體作為緩沖區實作預加載與預寫入，
這一些列操作都是計算機作業系統（os）幫我們做的，
當登上qq和某位朋友開始聊天，發訊息的資料流動程序：
我：輸入設備(鍵盤)——>存盤器——>cpu封包——>存盤器——>網卡
朋友：輸入設備(網卡)——>存盤器——>cpu解包——>存盤器——>顯示幕
1. 作業系統
任何計算機系統都包含一個基本程式的集合，成為作業系統(os)，作業系統包括：
- 內核（行程管理，記憶體管理，檔案管理，驅動管理）
- 其他程式(例如函式庫，shell程式)
1.1 設計os的目的
- 與硬體互動，管理所有的軟硬體資源
- 為用戶程式提供一個良好的執行環境
1.2 定位
一款純粹的"管理"軟體
如何理解這個"管理"呢
管理：真正的管理是有"絕策權"的，與"執行權"不同，
任何管理都是先描述，在組織
先看下三層：
底層硬體：學生（被管理者）
驅動程式：導員，樓管，圖書管理員（執行者）
作業系統：校長（管理者）
- 校長從來不與學生直接見面，通過資訊管理，通知執行者導員，對學生進行操作
- 驅動層可以幫管理者拿到被管理者的資料
- 被管理者資訊量很大，資訊就需要被組織起來，要組織就要先描述，（可以理解為先宣告，在定義）
先描述，
struct stu
{
_name;
_sex;
_num;
_grades;
struct stu* next;
}
在組織:
Struct s1,s2,s3...
s1->next=s2;
s2->next=s3;
...
作業系統操作過于復雜，提供了系統呼叫介面，操作也有部分成本，所以提供了用戶操作介面，
在我們實際進行編程或者開發的時候大多數用的都是lib庫函式，有的庫函式與硬體進行互動那么，他就會呼叫系統呼叫，
總結：
- 作業系統是什么？什么是管理？
一款"管理"軟體；具有決策權的才叫管理，執行者不算， - 作業系統怎么進行管理？
通過驅動操作硬體資訊，具有同種型別的資訊很多，先描述，在組織， - 作業系統為什么要進行管理？
一套系統，需要一個管理者進行領導，對上給用戶一個穩定高效的執行環境，對下管理好軟硬體資源提供穩定的軟硬體環境， - lib庫函式和系統呼叫之間的關系
庫函式在系統呼叫的上層，使用庫函式與硬體進行互動的話會呼叫系統呼叫，
2. 行程
2.1 認識行程
作業系統一般在硬碟根目錄的boot目錄，
運行起來的時候加載在記憶體當中
當一個程式運行起來被加載到記憶體的瞬間就成為了行程，
寫一個程式：
2.2 查看行程
2.2.1 第一種方法
首先，運行程式，在另一個視窗通過ps命令查看這個行程
USER ：行程的所屬用戶，
PID ：行程的行程ID號，
%CPU ：行程占用的 CPU資源 百分比，
%MEM ：行程占用的 物理記憶體 百分比，
VSZ ：行程使用掉的虛擬記憶體量 (Kbytes) ，
RSS ：行程占用的固定的記憶體量 (Kbytes) ，
TTY ：與行程相關聯的終端（tty),?代表無關,tty1-tty6是本機上面的登入者程式,pts/0表示為由網路連接進主機的程式，
STAT ：行程的狀態，具體見2.1列出來的部分 ，
START ：行程開始創建的時間 ，
TIME ：行程使用的總cpu時間，
COMMAND : 行程對應的實際程式，
2.2.2 第二種方法
線運行程式，在另一個視窗通過ls /proc查找
可以看到第一種方法查找到mybin 的pid是9797，在第二種方法中右上角也找到了9797，那個9999是grep命令的行程，
通過ctrl+c終止程式，發現9797沒有了，
再次運行呢，又重新分配了pid，（行程1一般都是作業系統）
然后進入9797對應的目錄里，這里都是它的基本資訊
3. 通過系統呼叫獲取識別符號
1 #include<stdio.h>
2 #include<unistd.h>
3 #include<sys/types.h>
4 int main()
5 {
6 while(1)
7 {
8 printf("pid : %d\n" , getpid());
9 printf("ppid : %d\n" ,getppid());
10 sleep(1);
11 }
12 }
~
~
- pid（行程id）
- ppid(父行程id)
運行查看對應的id，
終止，在重新運行，重新分配了pid，父行程沒有變化
通過ps aux | grep 22717查看行程，發現父行程始終是bash命令，shell為命令列解釋器，bash是Linux中的命令列解釋器（就和pcb是行程，struct task_struct是Linux中的行程一樣）
4. 行程需要注意的幾個地方
- 記憶體當中會有很多行程，那么作業系統怎么進行管理呢？
答：很明顯 先描述，在組織， - 行程(Process Control Block簡稱pcb)在c語言中pcb被定義為
struct task_struct， - 就像檔案=內容+屬性一樣，程式檔案加載進記憶體成為行程，那么行程是一定比原檔案體積要大的，
- 描述行程的資料結構，就是一批結構體物件，
所以一個行程實際的大小就是可執行程式+所需要的資料結構的集合
struct task_struct
{
1.標識資訊
2.運行資訊，時間
3.優先級資訊
4.背景關系（假如程式暫時停止，等到他恢復的時候還要讓他繼續運行）
5.關系資訊
6.信號
7.狀態
}
- 在Linux內核，采用雙鏈表進行管理行程
- 為什么bash(命令列解釋器)要存在子行程？
答：在對Linux進行操作時，總會有些指令出現bug，那么作為父行程他是不可以被掛掉的，他一出現問題所有的命令不能在被執行，所以每次在命令列運行命令bash創建自己的子行程，即使出現問題子行程掛掉也不影響父行程，
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