【linux】体系结构和os管理

简介: 【linux】体系结构和os管理

冯诺依曼体系结构

输入单元:包括键盘, 鼠标,扫描仪, 写板等

中央处理器(CPU):含有运算器和控制器等

输出单元:显示器,打印机等

这里的存储器指的是内存

三者是相互连接的,设备之间会进行数据的来回拷贝,拷贝的整体速度,决定计算机效率的指标

为什么在体系结构中要存在内存?

cpu读取数据非常快,计算也非常快,而输入设备输入的速度较慢相比cpu读取速度

所以我们先要将数据加载到内存中去,在内存中积累起来,然后cpu处理内存中的大量数据,计算机效率问题就变成了内存效率问题,内存可以看做介于设备和cpu之间的一个超大缓存.

在数据层面,cpu只和内存打交道,外设和内存打交道,磁盘是外设.

设想一下,你和你的铁铁怎么聊天呢??

忽略网络上的知识,你打的字通过键盘这个输入设备加载到内存中去,然后cpu从内存中读取数据,经过处理,将数据拷贝到输出设备上(网卡),忽略网络原因,然后传到你铁铁的输入设备(网卡)上,然后将数据加载到你铁铁的内存中,经过cpu处理,将数据拷贝到你铁铁的屏幕上去了;

操作系统(Operator System)

当你打开电脑的一瞬间,操作系统就被加载了;

操作系统是一个进行软硬件资源管理的软件,设计OS的目的与硬件交互,管理所有的软硬件资源,为用户程序(应用程序)提供一个良好的执行环境

管理的例子

在学校,校长属于管理者,就好像这里的管理者,而我们学生就相当于底层的硬件,而在学校,一般校长是和我们不会见面的,驱动就相当于我们的导员,为执行者,那我们和校长不见面,校长怎么管理我们啊??

本质上只需要将你的个人信息(数据)做管理即可,对数据进行决策

我们的个人信息可以通过执行者交给管理者,管理者面对大量的信息,对我们数据的管理,就相当于对我们人的管理.

这里也可以联想到我们之前写的通讯录,需要先写个结构体保存我们的信息,然后在通过链表,或者其他的数据结构将所有人的信息组织起来,所以校长对学生的管理也就变成了对链表的增删查改

总结一下:管理就相当于先描述,再组织

操作系统工作我们可以理解为一个银行的大系统,操作系统类比行长,而底层硬件可以理解为银行所有的硬件设施,行长是不直接和硬件设备打交道,驱动程序就是我们银行的工作人员,相当于执行者,包括后勤人员,后勤人员将硬件的信息统计起来交给行长,行长对信息进行描述,组织,就相当于对硬件设施的管理,而默认银行系统是对任何人不信任的,对外提供功能,只暴露几个窗口,在操作系统内核,也只提供几个接口对外提供功能,为了更好的提供服务,银行会在外面也设置几个服务人员,而操作系统内核也会提供第三方库,和shell程序,和用户打交道.

进程

我们可以启动多个程序,将.exe加载到内存,并且操作系统会对加载到内存的程序进行管理,如何管理,就是先描述在组织;

当.exe 被我们打开,操作系统就会把该程序的进程加载到内存,进程包括程序的数据和代码(内容)+程序的属性,而针对于程序属性,操作系统会使用pcb结构体进行描述,对进程的管理,转化成对pcb对象的管理,在内存中的所有进程会通过将所以进程对应的pcb结构体节点通过复杂的双向链表连接起来,理论上pcb结点可以通过任何数据结构进行管理,PCB(进程控制块),可以理解为进程属性的集合。

在Linux中描述进程的结构体叫做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

几乎所有的独立指令,就是程序,运行起来变成进程.

而task_ struct内容分类,我们后面再讲.

进程的查看

ps指令可以查看我们自己的进程信息

ps axj指令可以查看所有任务进程的信息

ps axj | head-1带数据对应的名称

ps axj | head - l &&grep '可执行程序或该进程id‘ 查看对应可执行程序的进程信息

top 也可以查看进程信息

ls /proc 将进程信息通过文件形式显示出来

ls /proc -al 查看进程发现是目录形式

只有一个云服务器无法演示显示一个正在执行的程序的进程信息

我们看不懂这些进程信息,如果出现一个exe的进程会标记当前进程对应的可执行程序的路径,还有一个cwd,当执行一个程序,cwd进程会记录该进程的工作路径

pid是你该进程的进程id

ppid是你该进程的父进程id

1.如何获取运行程序的pid

使用getpid函数,函数返回当前程序进程的pid,记得包含头文件

kill -9 +进程的pid指令,结束该进程

获取该进程的父进程id

使用getppid()函数

该进程的父进程id为2531

我们通过查看pid号为2531的是我们shell创建的子进程bash,

如果我们使用kill杀掉bash,我们的命令行就会出错

fork函数作用创建子进程的函数

fork函数的返回值,会给父进程返回子进程的pid,给子进程返回0

当我们未使用fork时

使用fork后

fork函数调用后后面的函数被执行两次,一次在子进程执行,一次在父进程执行;相当于一页纸在fork后变成了两页纸。

再来看看fork的返回值

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