Linux系统编程：step1
一、程序和进程
1、程序和进程
（1）程序：二进制文件，占用的磁盘空间（未运行的，躺在磁盘中）
（2）进程：一个启动的程序（启动之后，程序就和磁盘没有关系了），所有的数据都在内存中，需要占用更多的系统资源（CPU，物理内存），例如：一个剧本（未拍摄，那可以看成程序），要把这个剧本的内容呈现出来（那就是进程），需要演员、道具，场地等（也就是电脑中的系统资源）。需要各个系统资源之间交互。
2、并发和并行
（1）并发：并不是某一个时间点的概念，是一个时间段的概念，常说的高并发服务器，说的是在一短时间内，处理的请求数（例如：1秒内处理的请求个数）。
例如：一个咖啡机（一个CPU），有100个人去打咖啡，1分钟只能打一杯咖啡，我们需要在1分钟之内让所有的人都能取到咖啡，那么采用的算法就是每人有0.6秒的时间取咖啡，虽然没打满，但是取到了咖啡，只有按照同样的方法进行下去，这就是一个高并发的例子。人相当于请求。
cpu在某一时间点只能处理一个进程，为了能并发处理，CPU会把一个时间段切割成一系列的时间碎片，分给不同的进程使用（有点像时分通信），一句话就是切割时间。
（2）并行
上图所示，由一个咖啡机变成了两台，也就是增加了一个CPU，用户看到的是并发量变大了，实际上是增加了处理器。例如：淘宝后台服务器提供服务，是通过许多的服务器进行并行提供服务。
小结：每个进程只能在某一时间段获取CPU，所有的进程都是轮循的获取CPU，一个进程不会独占CPU。
3、pcb
进程控制块（ block）
作用：存在于内核当中，用来维护进程的相关信息，Linux内核PCB是结构体，也就是一个类型，里面有需要保存的信息（与C++里面面向对象编程如出一辙）。
重点部分：
二、进程控制（关键）
进程控制：讲的就是如何建立进程
程序a.out 编程进程，去shell进程中执行 ./a.out 变为子进程
Q:如何让一个父进程创建一个子进程？
A：int fork(void)
fork（叉子），子进程相当于父进程的一个拷贝，也就是子进程和父进程地址空间一样，也就是上图中除内核的其他部分完全一样。也就是用户区一样。但是内核区不一样，因为内核区中保存了PCB，而PCB中中保存的进程id是不一样的，所以，子、父进程不同的就是进程id不一样。
fork不同之处：有两个返回值，一个进程变为两个进程之后，因为拷贝，两个进程的地址空间是一样的，数据完全一样，在代码段.text中，父子进程都有一个fork，所以都有一个返回值，父进程就返回子进程的一个id，子进程就返回0，所以就有了两个返回值。
上图所示，父进程中fork之后，其实就拷贝了拥有相同代码的子进程（右边），但是是在父进程中fork的所以pid得到的是子进程的id,而在子进程中，由于没有fork，所以返回的pid是0，以此区分子进程和父进程。也就是返回值是由不同的进程出来的，拷贝之后就有两个了。
问题：
Q1:fork函数的返回值 A1：两个，pid>0 父进程的返回值，pid == 0, 子进程的返回值
Q2：子进程创建成功后，代码的执行位置？
A2：正如上面所示，子进程从非灰色部分开始执行，而父进程从头到尾执行。父进程执行到了那，子进程就从那开始执行。
Q3:父子进程的执行顺序？
A3：不一定，谁抢到CPU，谁执行。
Q4:如何区分父子进程？
A4：通过fork的返回值。
#include有上面实验的结果可知，子进程中是从fork下面的开始开始执行的。所以子进程虽然有代码段，但是不会执行。让父进程睡一会（父进程结束的太快了，已经结束了，使得子进程将init进程作为父进程了）
出现上面的原因：
2、ps和kill命令
Q：如何获取当前进程的id？
A：
#
#
#
#
#
#
int main(int argc, const char* argv[])
while(1)
(“hello,world\n”);
sleep(1);
0;
TTY :就是终端，au显示依赖终端的选项。
Q：终端对于进程来说有什么用呢？
A：没有终端就看不到输出，所以依赖终端的进程是需要和用户交互的。
|：表示管道。
kill:发信号给某个进程
只需学1-31个信号即可。
杀死某个进程：kill -9 （仅为9号信号为表示杀死信号）
3、进程间数据共享
关于fork，刚fork之后，两个地址空间用户区数据完全相同，后续各自都做了各自不同的操作，各个进程的地址空间中的数据是完全独立的，如下图所示，n=24子、父一样的，在子父进程各自对n进行操作时，是互不影响的，一个++，一个–；扩展：研究这个n = 24，但对于这个n只是进行读操作时，那么在物理内存中n是一份，也就是子父进程只是读这个n，而不改变，这样可以节省内存，也就是读时共享n；但是在进行读写操作时，因为可以子父进程可以修改它，为了子父进程互不影响，子进程就拷贝一份，也就是不是共享的。
上图所示，在父或子进程对变量进行写操作时，都会在物理内存开辟一块内存保存修改的值，而且父子变量内存不共享。
Q：父、子进程之间，是否可以通过一个全局变量进行通信？
A：不能，因为根据上面的原理，写复制，父子各自的变量物理内存不一样，所以内存不能共享。
小结：读时共享，写时复制
扩展：需要实现共享就牵涉到进程间的通信。
4、exec函数族
（1）作用
①让父子进程执行不相干的操作
②父子进程代码段一样的，而exec函数组可以替换父子空间的源代码，也就是.text段
注意：替代.text中代码的是可执行文件源代码，因为是进程，所以需要是可执行的程序。其中的ls是一个例子，它是shell中的一个可执行文件，所以当替换只有，进程就相当于执行命令ls了。鸠占鹊巢的感觉。
（2）使用
例子：
“who can here”，只执行了一次，并且是在父进程3047中，而子进程3048执行的程序是ls，所以得出结论，当子进程使用execl()时，子进程中的.text中的源代码全部被execl程序中的代码所替换，也就不能执行if(pid==0)外的内容了。
5、进程回收
（1）孤儿进程
①爹生孩子
②爹先死，孩子还活着，孩子就叫做孤儿进程
③孤儿被init进程领养，init进程变为孤儿进程的父亲。（这就是为什么写程序会出现子进程的父进程变为1，也就是原来的父进程执行的太快了，以至于原来父进程结束了，而子进程还没执行完，就成孤儿了。）
④为了释放子进程占用的系统资源
进程结束之后，能够释放用户区空间；释放不了PCB，必须由父进程释放（key）。
这里就出现了孤儿进程被ppid=1的进程领养了。
（2）僵尸进程
①孩子死了，爹还活着，爹不去释放子进程的pcb,孩子就变成 了僵尸进程。（因为只能由父进程释放）
②不是活着的进程
z：表示僵尸的意思，表示a.out进程为僵尸进程。
如何杀死僵尸进程呢？通过杀死他爹的进程就行了，也就是3516,直接杀死僵尸进程是不能消除的，相当于鞭尸。
（3）进程回收
①wait-阻塞函数（与差不多，也就是一直阻塞在哪，等待消息）
pid_t wait(int * );
作用：因为子进程需要父进程进行回收，而且在并发运行的时候，父子进程的执行顺序是不一定的，所以需要wait函数去使得父进程等待子进程结束，然后回收，最后父进程结束，造成有顺序的执行。
如上died child pid是最后执行的，表明父进程是在子进程执行完，回收它之后执行完的。
②
这里最后的返回值为9，表明父进程一直执行到最后，所以返回了9，也就是 正常退出
当子进程一直循环不退出时，父进程将一直等待：
有两个进程在运行，kill -9 4051 。通过信号杀死子进程，预期不会返回12，会返回9
终止了。
小结：
父进程结束的比子进程早，则会造成子进程成为孤儿进程；
父进程结束的比子进程晚，并且父进程一直不退出，则会造成子进程成为僵尸进程；（所以消灭僵尸进程是通过kill父进程达到目的）
解决方法：通过父进程中调用wait函数。
