目录
[一，操作系统（Operator System）](#一，操作系统（Operator System）)
一，操作系统（Operator System）
1-1概念
任何计算机内部都包含一个基本的程序集合，成为操作系统（OS）。
操作系统包括：
- 内核（进程管理，进程调度，文件管理，驱动管理等）
- 其他程序（例如函数库，shell程序等）
1-2设计操作系统的目的
对下，与硬件交互，管理所有的软硬件资源
对上，为用户程序（应用层程序）提供一个良好的执行环境
1-3核心功能
操作系统"管理"硬件。
如何管理：
- 先描述起来，用struct结构体描述信息
- 再组织，用链表或者其他高效的数据结构将struct对象组织起来
1-4系统调用和库函数概念
在开发角度，操作系统对外会表现为一个整体，但是会暴露自身的部分接口，供上层开发使用，这部分由操作系统提供的接口，称为系统调用。
系统调用在使用上，功能比较基础，对用户的要求相对较高，所以，有心的开发者会对部分系统调用做封装，从而形成库，有了库，就很方便上层用户和开发者进行二次开发。
二，进程（Process）
2-1进程概念与基本操作
概念：进程是指程序的一个执行实例，正在执行的程序等。
内核层面概念：每个进程拥有独立的内存空间，系统资源和执行状态，是操作系统进行资源分配和调度和核心对象。
操作系统描述进程的的数据结构---PCB（process control block）
PCB基本概念：进程信息被放在一个叫做进程控制块的数据结构中，可以理解为进程属性的集合。
- 在Linux操作系统下的PCB是： task_struct
- task_struct是Linux内核的⼀种数据结构，它会被装载到RAM(内存)⾥并且包含着进程的信息。
进程=内核数据结构+自己的代码和数据。
进程=task_struct+自己的代码和数据。
同一时刻，可能会有多个可执行程序被加载到内存，而操作系统要对这些可执行程序进行管理， 在操作系统层面上，就会在内部会建立一个task_stuct 对象，里面保存了该可执行程序的代码地址，数据地址等各种信息。将这些task_struct使用链表或者其他数据结构管理起来，那么操作系统对进程的管理就转化为对链表的管理。
2-2task_struct结构体内容
- 标识符：描述本进程的唯一标识符，用来区别其他进程
- 状态：任务状态，退出码，退出信号等。
- 优先级：相对于其他进程的优先级
- 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
- IO状态信息: 包括显⽰的IO请求,分配给进程的IO设备和被进程使用的文件列表。
- 其他信息......
2-3查看进程
1，进程的信息可以通过/proc系统文件夹查看
如：要获取PID为1的进程信息，你需要查看 /proc/1 这个文件夹。
2，大多数进程信息同样可以使用top和ps这些用户及工具来获取
ps aux #显示所有进程信息
top #动态查看进程资源占用
3，通过系统调用获取进程标识符
系统调用
getpid() #当前进程ID（PID)
getppid() #父进程ID（PPID)
2-4通过系统调用创建进程
- fork有两个返回值
- 父子进程共享代码，数据格子开辟空间，私有一份（采用写时拷贝）
- fork之后通常要用if进行分流
创建一个子进程，将父进程的task_struct会拷贝一份给子进程，但是会有部分的数据时需要修改的，比如进程的唯一标识符pid。子进程会共享父进程的代码数据，相当于发生了浅拷贝。
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
// 子进程代码
} else {
// 父进程代码
}
三，进程状态
操作系统中会存在多个进程。每个进程可能会存在不同的状态，有的进程正在运行，有的进程正在被调度，有的进程处于挂起等等。CPU要执行这些进程，这些进程的task_struct中会保存指向代码和数据的指针。操作系统会维护一个运行队列（running queue)，存放要运行的task_struct，这个队列就叫做调度队列，其中的一个个task_struct就是要被调度的进程。
本质上，进程状态就是task_struct结构体中的一个变量，用来记录当前进程的状态，在操作系统内部通过宏定义的方式，标识不同的状态。
例如，下面的状态在Kernel源代码的定义：
static const char *const task_state_array[] = {
"R (running)", /*0 */
"S (sleeping)", /*1 */
"D (disk sleep)", /*2 */
"T (stopped)", /*4 */
"t (tracing stop)", /*8 */
"X (dead)", /*16 */
"Z (zombie)", /*32 */
};
- R运行状态（running）: 并不意味着进程一定在运行中，它表明进程要么是在运⾏中要么在运⾏ 队列里。
- S睡眠状态（sleeping): 可中断休眠，浅度睡眠，就是阻塞状态。该状态下的进程是可以被杀掉的。
- D(Disk sleep):不可中断休眠，Disk是磁盘的意思。该状态下的进程是无法被杀掉的。比如一些进程在进行IO的时候，是不允许被杀掉的。在这个 状态的进程通常会等待IO的结束。
- T停止状态（stopped）： 可以通过发送 SIGSTOP 信号给进程来停⽌（T）进程。这个被暂停的 进程可以通过发送 SIGCONT 信号让进程继续运行。
- X死亡状态（dead）：这个状态只是⼀个返回状态，你不会在任务列表里看到这个状态。
- t（trancing stop）：追踪状态，对我们的程序进行debug调试时的状态。打端点，进程就被暂停了。
运行状态（running）
只要进程在调度队列中，都处于运行状态。
阻塞状态（sleeping）
以scanf为例，当执行scanf从键盘读取数据时，未输入数据时，操作系统会将当前进程的task_struct从调度队列中移除，放入设备的阻塞队列中，此时，该进程就处于阻塞状态。直到键盘响应，会将该进程重新放入调度队列的尾部，继续运行。
挂起状态
在磁盘上，会存在一块特定的分区，叫做swap分区。当内存资源严重不足时，操作系统会将一些不会被调度的进程的代码和数据交换到磁盘的swap分区，在操作系统内部只保留task_struct部分。此时的状态称为挂起状态。
阻塞挂起状态：将阻塞队列中的进程 唤出到磁盘的swap分区上
阻塞运行状态： 将运行队列末端的进程唤出到磁盘的swap分区上
z(zombie)僵尸状态
我们创建子进程的目的，是为了让子进程完成某种工作的。子进程完成后，父进程需要直到完成的信息。所以子进程在执行完后，必须要等待父进程获取它的退出信息，获取之前，该子进程的状态就是Z状态，僵尸状态。
当一个进程结束后，它的代码和数据就会被释放，所以它的退出信息只会保存在task_struct中。
僵尸进程危害
维护退出状态本⾝就是要⽤数据维护，也属于进程基本信息，所以保存在task_struct(PCB)中，
换句话说，Z状态⼀直不退出，PCB⼀直都要维护。
那⼀个父进程创建了很多⼦进程，就是不回收，就会造成内存资源的浪费。
因为数 据结构对象本⾝就要占用内存。
孤儿进程
父进程如果提前退出，那么⼦进程后退出，进入Z状态之后，那该如何处理呢？
父进程先退出，子进程就称之为"孤儿进程"。
孤儿进程被1号进程领养，就是要被操作系统领养。此时的子进程会成为后台进程。