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。