Linux 进程入门：带你走进操作系统的核心地带（1）

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🚩用通俗易懂且不失专业性的文字，讲解计算机领域那些看似枯燥的知识点🚩

在 Linux 操作系统的奇妙世界里，进程就像是一群默默工作的小魔法师🧙‍♂️，它们在后台有条不紊地运行，支撑着整个系统的稳定与高效。对于想要深入了解 Linux 系统的人来说，进程相关知识无疑是一把打开操作系统核心大门的钥匙。今天，就让我们一同踏上这趟探索 Linux 进程的奇妙之旅🎈。

[一、从 "管理" 角度理解进程](#一、从 “管理” 角度理解进程)

[1.1 描述被管理对象](#1.1 描述被管理对象)

1.2组织被管理对象

1.3总结

二、进程的基本概念🤔

[三、描述进程 - PCB（process control block）📄](#三、描述进程 - PCB（process control block）📄)

[task_struct - PCB 的一种🧩](#task_struct - PCB 的一种🧩)

组织进程👥

查看进程🔍

四、通过系统调用获取进程标示符🆔

[五、结语 🎉](#五、结语 🎉)

一、从 "管理" 角度理解进程

在探讨进程之前，我们先通过计算机管理硬件的例子，来理解 "管理" 的概念。计算机要管理硬件，需要完成两个关键步骤：描述被管理对象以及组织被管理对象🤔。

1.1 描述被管理对象

对于计算机硬件的管理，我们通常使用 struct 结构体来描述硬件的各种属性。例如，要描述一块硬盘，结构体可能包含硬盘的容量、型号、接口类型等信息📏。通过这种方式，将硬件的复杂特性以数据结构的形式呈现出来，方便计算机系统进行识别和操作，就像给每个硬件都贴上了详细的 "身份标签"🏷️。

1.2组织被管理对象

为了更高效地管理众多硬件设备，我们会采用链表或其他高效的数据结构来组织它们。链表结构能够方便地添加、删除和查找硬件设备，就像将所有硬件设备串联起来，形成一个有序的集合🎗️。这样，计算机系统在需要访问或操作某个硬件时，能够快速定位到目标设备，提高管理效率，仿佛有了一张清晰的 "硬件地图"🗺️。

1.3总结

从计算机管理硬件的例子可以看出，管理的本质就是先通过合适的数据结构对被管理对象进行详细描述，然后采用高效的组织方式将这些对象有序地整合起来，以便系统能够有效地对它们进行操作和控制✅。

二、进程的基本概念🤔

进程，从课本的角度看，它是程序的一个执行实例，就如同一场戏正在舞台上表演，这个正在执行的程序便是主角🎭。而在内核的眼中，进程则担当着更为关键的角色 ------ 分配系统资源（如 CPU 时间和内存）的实体，仿佛是一位精打细算的资源大管家🧑‍💼，合理地调度着每一份资源，确保系统的顺畅运行。

总结表格：

角度	定义
课本概念	程序的一个执行实例，正在执行的程序
内核观点	担当分配系统资源（CPU 时间，内存）的实体

三、描述进程 - PCB（process control block）📄

为了更好地管理这些进程 "小魔法师"，Linux 操作系统为每个进程准备了一份专属的 "魔法档案"------ 进程控制块（PCB），在 Linux 系统中，它具体体现为 task_struct 结构体。（进程属性的集合）

task_struct - PCB 的一种🧩

task_struct 就像一个无所不知的 "大管家"，它安居在内存（RAM）这个 "魔法仓库" 里，详细记录着进程的点点滴滴。

标示符：这是进程独一无二的 "魔法印记"🆔，就像我们每个人的身份证，凭借它可以轻松地将不同进程区分开来。

状态：记录着任务状态、退出代码以及退出信号等信息，如同进程的 "健康报告"📈，实时反馈进程的运行状况，是正常运行、准备休息，还是遭遇了什么问题，都能从中一目了然。

优先级：决定了进程获取 CPU 这个 "魔法能量" 的优先程度，优先级高的进程就像拥有 VIP 特权的客人🌟，能够优先获得执行的机会，在系统资源的竞争中抢占先机。

程序计数器：宛如进程的 "魔法导航仪"🧭，精确地指明程序中即将被执行的下一条指令的地址，引导着进程的 "魔法之旅" 沿着正确的方向前进。

内存指针：不仅指向程序代码和进程相关数据，还负责管理与其他进程共享的内存块，它就像进程与内存之间的 "魔法桥梁"🛤️，确保进程能够准确无误地访问和操作所需的内存资源。

上下文数据：进程执行时处理器寄存器中的数据，恰似进程的 "魔法记忆"🧠，当进程暂停或恢复执行时，它能保证进程的状态不会丢失，如同魔法的延续，让进程能够无缝衔接之前的工作。

I／O 状态信息：包含进程的 I/O 请求、分配到的 I/O 设备以及使用的文件列表，展现了进程与外部设备和文件系统之间的 "魔法互动"🖼️，就像进程与外界沟通的魔法通道，实现数据的输入输出。

记账信息：诸如处理器时间总和、使用的时钟数总和、时间限制以及记账号等，这些信息就像进程的 "魔法账本"📊，帮助系统统计和管理进程对资源的使用情况，确保资源的合理分配与利用。

总结表格：

内容分类	描述
标示符	描述本进程的唯一标示符，用于区别其他进程
状态	任务状态，退出代码，退出信号等
优先级	相对于其他进程的优先级
程序计数器	程序中即将被执行的下一条指令的地址
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
上下文数据	进程执行时处理器的寄存器中的数据
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
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

组织进程👥

在 Linux 内核这个神秘的 "魔法城堡" 里，所有运行的进程如同有序排列的小魔法师，以 task_struct 链表的形式整齐地组织在一起。这种组织方式就像城堡里的魔法师们按照一定的秩序各司其职，方便内核这位 "大魔法师" 高效地管理与调度它们，确保整个城堡的和谐运转。

总结表格：

描述	详情
组织形式	所有运行在系统里的进程以 task_struct 链表的形式存在内核里
位置	在内核源代码里可找到

查看进程🔍

如果我们想要了解这些进程 "小魔法师" 的情况，Linux 系统为我们提供了多种神奇的 "魔法工具"。其中一种方法是通过 /proc 系统文件夹，这就像一个神秘的 "魔法档案库"📂，例如，要获取 PID 为 1 的进程信息，只需打开 /proc/1 这个文件夹，里面就藏着该进程的各种详细信息。此外，top 和 ps 等用户级工具也如同贴心的 "魔法助手"🤝，它们能帮我们轻松获取大多数进程的信息，让我们对进程的运行状况了如指掌。

总结表格：

查看方式	详情
系统文件夹	通过 /proc 系统文件夹查看，如获取 PID 为 1 的进程信息，查看 /proc/1 文件夹
用户级工具	使用 top 和 ps 等用户级工具获取大多数进程信息

四、通过系统调用获取进程标示符🆔

进程的世界就像一个庞大的魔法家族👨‍👩‍👧‍👦，每个进程都有自己独特的 "魔法身份标识"------ 进程 id（PID），以及它的 "魔法家族长辈"------ 父进程 id（PPID）。通过系统调用这个神奇的 "魔法咒语"🔑，我们就能轻松获取这些标识符，从而清晰地了解进程间的家族关系，揭开它们神秘的身世之谜。

总结表格：

标识符	含义
进程 id（PID）	本进程的唯一标识符
父进程 id（PPID）	该进程的父进程的标识符

五、结语 🎉

无论是 Linux 系统的其他神秘角落，还是与进程相关的进阶知识，都有可能在新文章里一一呈现✨。请保持关注，精彩即将上线，让我们一同开启下一段知识探索之旅🚀，敬请期待！

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