Linux进程基础
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计算机实际上可以做的事情实质上非常简单，比如计算两个数的和，再比如在内存中寻找到某个地址等等。这些最基础的计算机动作被称为 指令 (instruction)。所谓的 程序 ( program)，就是这样一系列指令的所构成的集合。通过程序，我们可以让计算机完成复杂的操作。程序大多数时候被存储为可执行的文件。这样一个可执行文件就像是一个 菜谱 ，计算机可以按照菜谱作出可口的饭菜。
那么， 程序 和 进程 (process)的区别又是什么呢?
进程是程序的一个 具体实现 。只有食谱没什么用，我们总要按照食谱的指点真正一步步实行，才能做出菜肴。进程是 执行程序 的过程，类似于按照食谱，真正去做菜的过程。同一个程序可以执行多次，每次都可以在内存中开辟独立的空间来装载，从而产生多个进程。不同的进程还可以拥有各自独立的IO接口。
操作系统的一个重要功能就是为进程提供方便，比如说为进程分配内存空间，管理进程的相关信息等等，就好像是为我们准备好了一个精美的厨房。
1. 看一眼进程
首先，我们可以使用 $ps 命令来查询正在运行的进程，比如 $ps -eo pid,comm,cmd ，下图为执行结果:
(-e表示列出全部进程，-o pid,comm,cmd表示我们需要PID，COMMAND，CMD信息)
每一行代表了一个进程。每一行又分为三列。第一列 PID (process IDentity) 是一个整数，每一个进程都有一个唯一的PID来代表自己的 身份 ，进程也可以根据PID来识别其他的进程。第二列COMMAND是这个进程的简称。第三列CMD是 进程所对应的程序 以及运行时所带的参数。
(第三列有一些由中括号[]括起来的。它们是kernel的一部分功能，被打扮成进程的样子以方便操作系统管理。我们不必考虑它们。)
我们看第一行，PID为1，名字为init。这个进程是执行/bin/init这一文件(程序)生成的。当 Linux启动 的时候， init 是系统创建的第一个进程，这一进程会一直存在，直到我们关闭计算机。这一进程有特殊的重要性，我们会不断提到它。
2. 如何创建一个进程
实际上，当计算机开机的时候，内核(kernel)只建立了一个init进程。Linux kernel并不提供直接建立新进程的 系统调用 。 剩下的所有进程都是init进程通过fork机制建立的。新的进程要通过老的进程 复制自身 得到，这就是 fork 。fork是一个系统调用 。进程存活于内存中。每个进程都在内存中分配有属于自己的一片空间 (address space)。当进程fork的时候，Linux在内存中开辟出一片新的内存空间给新的进程，并将老的进程空间中的内容复制到新的空间中，此后两个进程同时运行。
老进程成为新进程的父进程(parent process)，而相应的，新进程就是老的进程的子进程(child process)。一个进程除了有一个PID之外，还会有一个 PPID (parent PID)来存储的父进程PID。如果我们循着PPID不断向上追溯的话，总会发现其源头是init进程。所以说，所有的进程也构成一个以init为根的树状结构。
如下，我们查询当前shell下的进程：
root@vamei:~# ps - o pid,ppid,cmd PID PPID CMD 16935 3101 sudo - i 16939 16935 - bash 23774 16939 ps -o pid,ppid,cmd
我们可以看到，第二个进程bash是第一个进程sudo的子进程，而第三个进程ps是第二个进程的子进程。
fork通常作为一个函数被调用。这个函数会有两次返回，将子进程的PID返回给父进程，返回0给子进程。实际上，子进程总可以查询自己的PPID来知道自己的父进程是谁，这样，一对父进程和子进程就可以随时查询对方。
通常在调用fork函数之后，程序会设计一个if选择结构。当PID等于0时，说明该进程为子进程，那么让它执行某些指令,比如说使用exec库函数(library function)读入某一个程序文件，在当前进程的空间中执行(这实际上是我们使用fork的一大目的: 为程序创建进程)；而当PID不为0时，说明为父进程，则执行另外一些指令。由此，就可以在子进程建立之后，让它执行与父进程不同的功能。
3.子进程的终结(termination)
当子进程终结时，它会通知父进程，并清空自己所占据的内存，并在kernel里留下自己的 退出信息 (exit code)。在这个信息里，会解释该进程为什么退出。父进程在得知子进程终结时，有责任对该子进程使用 wait 系统调用(从程序员的角度来说，是一个函数) 。这个wait函数能从kernel中 取出子进程的退出信息 ，并清空该信息在kernel中所占据的空间。但是，如果父进程早于子进程终结，子进程就会成为一个 孤儿 (orphand)进程。孤儿进程会被过继给init进程，init进程也就成了该进程的父进程。init进程负责该子进程终结时调用wait函数。
当然，一个糟糕的程序也完全可能造成子进程的 退出信息始终滞留在kernel中 的状况（父进程不对子进程调用wait函数），这样的情况下，子进程成为 僵尸 （zombie）进程。当大量僵尸进程积累时，内存空间会被挤占。
4.进程与线程(thread)
尽管在UNIX中，进程与线程是不同的两个东西，但在Linux中，线程只是一种特殊的进程。多个线程之间可以共享内存空间和IO接口。所以，进程是Linux程序的唯一的实现方式。
总结：
程序，进程，PID，内存空间
子进程，父进程，PPID，fork， wait
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标签: Linux
作者： Leo_wl
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