Linux系统编程04

进程的概念

进程（动态）是一个正在运行的程序（静态）
多道程序设计缺点：
（1）缺乏隔离，各个程序之间可以直接访问，使用对方的数据
（2）内存使用率低，如果一个新任务过来存放不下，我们需要将某个程序整个换出内存在进行存放
（3）地址使用麻烦，耨个程序可能会被多次加载，每次加载所处的物理地址都不一致，只能使用相对地址，对硬件要求很高
解决上面的问题，我们提出了虚拟：
我们在用户和内存中间加了一个虚拟内存，将复杂的底层内存抽象成建简单的结构

虚拟如何实现对内存的抽象：
（1）每个进程在逻辑上有自己独立的内存空间（进程地址空间），看不到其他进程，让用户感觉自己在独占整个电脑
（2）使用虚拟内存

虚拟内存的实现

内存里面我们使用到的热点内存是很难少的，大概率不会全部内存都使用到
局部性原理：我们在调用内存区域的某条指令，我们很有可能访问这条指令周围的其他指令
操作系统一般会对内存进行分页和分块进行存储使用，分页是目前大部分在使用的
分页：将内存分割成大小相同（4096B）的单元
我们在将虚拟内存的热点页驻留到内存里面，如果现在我们有很多页需要驻留，那么我们会将长期不用的页换出到磁盘的交换分区（虚拟内存），以防止下次用户需要对指令进行调用
对于用户只需要关注虚拟内存，并不需要关注物理地址，在代码中只需要用虚拟内存

分时系统缺陷
用户需要主动放弃CPU,这样就导致程序员不仅要关注自己代码的实现，还要区关注进程对CPU的使用情况
为了解决这个问题，我们在用户和CPU之间添加一个虚拟CPU，让用户觉得自己在独占CPU,这样程序员便不用关注其他用户进程对CPU的使用
并行在某个时刻，多个进程同时运行 -------只有一个CPU核心，不能并行
并发在某段时间，多个进程同时运行
进程的切换
进程可通过修改寄存器的pc指针实现切换，寄存器的状态称为上下文
Linux一般使用完全公平调度算法
行为和时间片轮转几乎一样，但可以动态的根据运行情况调整优先级
Linux将进程信息存储在task_struct任务描述符里，然后将其放进任务队列，这个队列是一个双向链表
pid时一个正整数，给用户唯一标识不同的进程

其中PPID是表示当前进程的父进程，在Linux中，进程之间存在亲缘关系ps的父进程是bash

获取PID

这个操作永远都不会出错，因此执行此操作不用进行错误检查

进程的权限
之前我们学过文件有9种权限分别为u，g，o三种用户组赋予r，w，x权限
一个文件的权限实现是要确定执行这个文件的进程所拥有的权限


默认情况下用户的uid有效用户身份和euid真实身份都是一样的，都是启动这个进程的用户，我们怎么判断这个用户是否能够启动这个进程，首先user要有可执行程序的X权限，通过该程序启动一个进程，进程的uid和euid都是user
同样的可执行文件对不同的用户其所可以执行的操作权限是不同的
其实文件的权限有12位权限处理不同用户组u,g,o下的r,w,x还有suid,sgiid,sticky权限
suid
suid权限生效的条件
（1）用户u的x执行权限和 其他人o的执行x必须存在
（2）用户u的s(suid)存在
其他用户o通过可执行程序启动的进程euid更改程序的拥有者，这是就会更改程序的uid,此时对应的uid其他用户o可以拥有此执行程序的权限

我们可以看到开始我们没有改变可执行文件的suid权限时，我们在用其他用户执行文件时，会报错无法打开文件，这是其他用户就是第三者，没有权限执行这个程序，当我们切换为程序所有者更改suid属性，当我们切换回其他用户时，就可以正常运行，并且回将其真实归属用户和当前执行用户的id打印出来

sgid
sgid权限生效的条件
（1）同时拥有其他用户o的执行权限x和组内用户g的执行权限x
（2）拥有组内用户的s(sgid)


stick粘滞位
针对目录文件的
stick起作用的条件
对于其他用户o,拥有w和t权限，给文件加上stick之后，其他用户可以创建文件，可以删除自己的我呢见，不能删除别人的文件

进程相关命令

ps的两种用法
（1）ps -elf可以展示所有的进程信息

F--flag属性一般不起任何作用，数值越低优先级越高
S--进程的status状态 D不可中断的睡眠（不会响应信号），一般是读写磁盘的时候；I空闲状态；R运行态或就绪态（因此PS指令不能区分就绪态或运行态的，因为PS也是一个进程，所以不能获取到别的进程的状态）；S可中断睡眠，可以响应信号，类似于scanf,read一个管道等；T被暂停（CTRL+Z）;tgdb中调试暂停；Z僵尸进程（进程已终止，资源未回收，主要是task_struct未回收）

PEI NI表示优先级
ADDR驻留内存的起始地址
SZ驻留内存的大小
WCHAN（重要）阻塞的系统调用
(2) ps aux

可以显示内存使用率

VSZ虚拟内存的大小

RSS驻留集（虚拟内存分配在物理内存中有多大）大小

START状态
以下，辅助状态

专门看内存的命令free

Mem:物理内存
Swap:交换分区
shared共享内存
buff和cache的区别
（1）buff是内核缓冲区，cashe是页缓存
（2）buff本质是一个队列，采用先进先出的结构，防止读取数据或者写入数据某一操作过快，而不均衡，cashe为了提高速度，将我们经常访问的数据复制一份放在高速缓存里面，让使用数据能够迅速找到

ps -elf只能获取某一时刻的进程状态
top获取实时的进程状态

优先级系统

Linux中有140个优先级级别Ubuntu中的优先级标号是-40 ~ 99数值越低，优先级越高
这些优先级又被分为两个部分
-40 ~ 59 实时优先级,高优先级的策略先运行，如果处于这个区间优先级的程序就会使用FIFO（先来先处理）以及RR（时间片流转）两种调度算法
60 ~ 99 普通优先级，使用完全公平调度算法
用户无法修改调度策略，而且用户只能修改进程优先级在60 ~ 99之间进行修改

NiCE值 间接修改优先级，可以使用nice值启动进程

增加NICE值

我们可以将进程的优先级调高，但是不随意将进程的优先级调低，如果要将进程优先级调低，就需要使用sudo,但是优先级也只能在普通优先级数值内进行调整


renice -n -10 -p while1 sudo renice -n -10 -p while1两个指令也可以调整优先级，但也只能在普通优先级里面进行调整

前台和后台

前台：可以响应键盘中断的进程就叫前台进程（CRTL + C 中止，CTRL + \终止，CTRL + Z 暂停）
后台：不可以响应键盘中断的进程就叫后台进程

默认启动的进程是前台运行态进程
./while1 &以这样的命令启动时默认启动运行态的后台进程
jobs可以罗列出本窗口中所有的前台和后台进程，不同的窗口运行jobs打印的数据都是不一样的，只针对bash

使用fg将后台进程拉到前台
fg 1是将上面jobs里面显示的序号进程号

使用CTRL + Z将前台进程转为后台stopped状态进程
使用bg命令将后台暂停（stopped）进程转为运行状态
使用kill命令杀死后台进程（1.获取pid;2,kill -9 pid）任何程序执行这个指令都会被杀死

crontab定时任务

单个用户的定时任务 crontab -e

上面表示在4月11号17点的每一分钟向/home/mask/111.txt文件中写如123字符串
多用户的定时任务
sudo vim /etc/crontab