Linux操作系統中進程，PCB，fork（）函數，殭屍進程，孤兒進程，進程優先級，環境變量

操作系統（Operator System）

操作系統有很多種類，但是大的放向有三類。
Windows、MAC、Linux操作系統。
操作系統在計算機中，相當與一個管家，對下合理安排管理計算機資源，對上提供給用戶一個穩定的操作環境。
計算機發展到現在經過不斷的改進，目前使用的是馮諾伊曼體系結構，以內存，CPU，輸入，輸出。
操作系統中內核就是屬於內存管理進程管理等，在操作系統中爲了管理完成一些任務，或者說作業，那麼就會通過描述一個任務，然後進行管理。

進程

概念
是一個程序執行的一個實例，程序正在執行。
從內核來看，是分配系統資源的實體。
描述（PCB）
那麼怎麼來描述一個進程呢？
進程的描述是通過PCB來進行描述。在Linux中描述PCB是通過一個叫task_struct的結構體。PCB中有什麼呢？
有這麼幾個：
1. 標識符：用來描述本進程的唯一標識符，區別其他進程
2. 狀態：用來表示當前進程的狀態，退出碼，退出信號
3. 優先級：相對於其他進程之間的優先級
4. 程序計數器：用於記錄程序的下一條指令的地址
5. 內存指針：其中有代碼和數據相關的指針，還有共享內存塊指針
6. 上下文：進程執行時寄存器中的數據
7. I/O狀態
8. 記賬信息：其中包含各種時間
9. 其他

這裏重點說明一下進程的狀態：
進程的狀態有：

1.R：運行狀態。表示的是進程在就緒隊列或者正在運行。這個是不定。
2.S：睡眠狀態。表示進程在等在某件事情完成。
3.D：磁盤休眠。不可中斷睡眠。
4.T：停止狀態。用來停止該進程。用kill 查看對應的編號
5.X：死亡狀態。進程結束。
6.Z：殭屍狀態。既進程結束但是PCB爲釋放

fork（）函數

fork函數用來創建一個進程。這個函數是一個很特別的系統函數，怎麼特別呢？
因爲它調用一次有兩個返回值。

fork 返回值類型是pid_t類型。其實就是一個int型，經過封裝後爲pid_t類型。
而且fork函數在創建出子進程時，父子進程代碼共享，數據各自開闢空間，私有一份，並且採用寫時拷貝。

fork函數返回兩個值，那麼我們怎麼進行操作呢？
fork函數是創建出一個子進程，那麼我們可以用if語句來進行分流。在分流前，我們要瞭解到，fork出來的子進程返回值爲0，而父進程的返回值爲子進程的pid。所以我我們就可以用以下代碼進行分流

int main()
{
    pid_t ret = fork();
    if (ret > 0)
    {
        // 父
    }
    else  if (ret == 0)
    {
        // 子
    }
    else
    {
        perror();
}

我們來總結一下fork函數：
1. 一次調用有兩個返回值，父進程返回子進程的pid，子進程返回0
2. 父進程和子進程都從fork執行結束之後的位置繼續執行
3. 子進程以父進程爲模板。採用寫時拷貝
4. 父子進程執行的先後順序，不確定，取決於操作系統調度器

fork()函數創建子進程失敗情況
1）創建進程數達到上限
2）內存滿了，不能有空間進行進程的創建。

殭屍進程

什麼是殭屍進程？
在這裏因爲要說明，殭屍進程也是進程的一個狀態，是Z狀態（zombie）。
怎麼才能進入Z狀態，也就是怎麼產生的殭屍進程。

殭屍進程的產生是因爲在子進程在做完父進程分配好的任務，需要父進程來接受子進程的返回碼，但是父進程沒有接受，這樣子進程就會形成殭屍進程，會以進程終止在進程表中，PCB還在佔用系統資源。
如果父進程還在運行，子進程進入Z狀態，並且佔用系統資源。

產生殭屍進程代碼：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    pid_t id = fork();
    if (id > 0)
    {
        // 父進程
        printf("%d\n", gitpid());
        sleep(10);
    }
    else if (id == 0)
    {
        // 子進程
        printf("%d\n", gitpid());
        sleep(5);
    }
    else
    {
        perror("fork");
    }
    return 0;
}

孤兒進程

什麼是孤兒進程？
孤兒進程簡單的說：
就是當父進程創建出子進程，但是是父進程先退出，子進程還沒退出，就形成了孤兒進程。
如果形成孤兒進程怎麼處理，如果出現孤兒進程，那麼就會由1號進程收養，該進程的父進程變成1好進程Init進程。init進程會每隔一會wait()，直到收回孤兒進程結果，讓孤兒進程正常退出。
用代碼演示孤兒進程：

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
    pid_t id = fork();
    if (id > 0)
    {
        printf("%d", gitpid());
        sleep(1);
    }
    else if (id == 0)
    {
        printf("%d\n", gitpid(), gitppid());
        sleep(10);
    }
    else
    {
        perror("fork");
    }
    return 0;
}

進程優先級

進程優先級是幹什麼用的。爲什麼會有進程優先級。
進程優先級就決定了，進程執行的先後順序，也就是爲了合理的按照一定順序分配系統資源。
對於一個多任務系統，這樣做大大的改善了系統的整體性能。
怎麼查看Linux下的進程：ps -l

需要知道：
UID：代表執行者的身份
PID：代表進程的唯一標識符
PPID：代表當前進程的父進程。
PRTI：代表進程被執行的優先級，值越小越被先執行
NI：代表進程的NICE值。（nice值也可以叫修正數）
關於優先級，難道就只能按照系統給出的執行嗎？自己不可以修改嗎？
不！
我們可以通過修改NICE值進行修改優先級。但是nice值是有修正範圍的是-20到19，四十個級別。
具體怎麼調整：
調整的規則是 新優先級 = 舊有限級 + nice值
1）程序啓動前調整：nice -n -5 ./a.out
2）調整已經存在的進程優先級：renice -5 -p PID號 （意思是把進程號的nice值修改爲-5）
3）用top命令修改nice值：進入top後按r輸入PID號再輸入nice值
最後再總結一下進程的四個性質

競爭性：進程數量較多，而cpu等資源少，就會形成進程間的競爭。合理的競爭會高效的完成任務。也因此有了優先級
獨立性：多進程運行，有着自己獨有的資源，進程與進程之間不會收到影響。
併發性：併發從宏觀上看是同是運行，其實在微觀上看系統的進程是串行運行，因爲CPU的速度比較快，所以就看上去是同時運行。
並行性：並行就是同時運行多個 進程，這是因爲有多個cpu處理器，達到了同時處理兩個進程或者多個進程。就形成了並行。

Linux下的環境變量

環境變量：一般是指在操作系統中用來指定操作系統運行環境的一些參數。
如：我們在編譯代碼鏈接庫時，沒有關心庫在哪？這個就是環境變量在幫助編譯器查找。

常見環境變量

1. PATH：命令搜索路徑
2. HOME：指定用戶的主工作目錄
3. HISTSIZE: 保存歷史命令的記錄條數

4. SHELL：當前shell，通常是/bin/bash

   常用命令
   echo $name ：name是環境變量名稱，查看環境變量方法。
   env: 查看所有環境變量
   export：（重點）設置一個環境變量

   在linux下設置環境變量PATH值

   有三種：
   1）設置當前進程的PATH，也就是在當前終端窗口有效，如果重新打開終端又回到以前。在命令行輸入 export PATH=$PATH:路徑
   2）設置用戶環境變量（linux是多用戶多任務）設置完成就可以在改用戶下是永久的。要到用戶的~/.bash_profile中
   添加 export PATH=$PATH:路徑
   3）設置全局系統環境變量，到/etc/profile文件中添加。

   通過系統調用來獲取環境變量

   getenv講解
   可以通過代碼調用系統調用來獲取某個環境變量。

   
   #include <stdio.h>
   
   
   #include <stdlib.h>
   
   int main()
   {
    printf("%s\n", getenv("PATH"));
    return 0;
   }

   獲取環境變量PATH的值

如有誤，還望指正，謝謝！