何爲進程？
進程的典型定義：
1.進程是程序的一次執行。
2.進程是一個程序及其數據在處理機上順序執行時所發生的活動。
3.進程是具有獨立功能的程序在數據集合上運行的過程，他是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。
進程是進程實體的運行過程，是系統進行資源分配和調度的一個獨立單位。
進程 = 程序段+數據段+PCB（程序控制塊）
那麼進程有什麼特徵呢？
1.進程具有動態性。在這一點我們可以從進程狀態可以看出，進程從產生–>執行->消亡的過程其實就是一個動態的過程。
2.進程具有併發性。是指多個進程同時存在內存中，且在一段時間內同時進行（是宏觀上的，因爲一個處理機同一時刻只能處理一個進程）。
3.進程具有獨立性。在傳統的OS中，獨立性是指進程實體是一個獨立運行、獨立獲得資源和獨立接受調度的基本單位。
4.進程具有異步性。指進程是按異步方式運行。
上面對進程定義及特點說了一大堆，但我們似乎並沒有意識到進程到底是個什麼東西？那麼我們來看一些東西實實在在感受一下進程面貌。
1.進程描述
在操作系統，進程是用一個結構體描述的（PCB），而在Linux操作系統中我們用的是task_struct，PCB的一種。
接下來我們來看一下task_struct中都有一些什麼東西呢（核心成員）？
-
1.進程描述符（身份標識）：pid（進程ID）
a.內部表示符：在所有的操作系統中，都爲每一個進程賦予了一個惟一的數字標識符，它通常是一個進程的序號。設置內部標識符主要是爲了方便系統使用。
b.外部標識符：它由創建者提供，通常是由字母，數字組成，往往是由用戶（進程）在訪問該進程時使用。爲了描述進程的家族關係，還應設置父進程標識和子進程標識。此外，還可設置用戶標識，以指示擁有該進程的用戶。 -
2.一組內存指針：代碼和代碼依賴的數據（告訴進程對應的代碼和代碼依賴的數據）。
-
3.輔助操作系統進行調度的屬性
a.優先級
b.上下文信息（CPU中的各種寄存器：通用寄存器、指令寄存器、程序狀態字PSW、用戶棧指針）：保存該進程上次在CPU上執行的現場。
c.記賬信息（進程切換時）指令執行的數量。
d.進程狀態 -
4.IO相關信息（文件描述符表）。
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5.信號相關的信息（後面詳細解釋）
2.進程的組織
進程通過PCB描述後，通過雙向鏈表組織起來。
3.如何創建一個進程？
- fork()函數，用來創建子進程
特點：
1.子進程複製父進程以父進程爲模板（寫時拷貝）。
2.把父進程的PCB複製過來並稍加修改（pid/ppid）。
3.內存指針基本相同，上下文也相同（EIP）。
4.父子進程執行同一份代碼。
5.EIP相同，所以fork之後，父子進程都要從fork之後開始執行。
fork返回的信息：
1.父進程返回子進程ID。
2.子進程返回0。
3.fork執行失敗，返回-1。 - 失敗原因：
1.內存不夠。
2.子進程數目達到上限。
fork之後，父子進程執行的先後順序取決於操作系統的調度。
- vfork()函數
vfork是linux前期的進城創建函數，其缺點比較多。
特點：
1.父子進程共享進程地址空間。
2.父子進程執行順序固定，子進程先執行父進程後執行。
4.進程狀態：
1.創建狀態：進程在創建時需要申請一個空白PCB，向其中填寫控制和管理進程的信息，完成資源分配。如果創建工作無法完成，比如資源無法滿足，就無法被調度運行，把此時進程所處狀態稱爲創建狀態
2.就緒狀態：進程已經準備好，已分配到所需資源，只要分配到CPU就能夠立即運行
3.執行狀態：進程處於就緒狀態被調度後，進程進入執行狀態
4.阻塞狀態：正在執行的進程由於某些事件（I/O請求，申請緩存區失敗）而暫時無法運行，進程受到阻塞。在滿足請求時進入就緒狀態等待系統調用
5.終止狀態：進程結束，或出現錯誤，或被系統終止，進入終止狀態。無法再執行
- 進程狀態轉換：
- Linux內核關於進程狀態的描述：
![在這裏插入圖片描述]()
殭屍進程：
1.成因1：子進程執行完了，父進程沒有做一些特殊處理。
2.危害：PCB沒有釋放（內存泄露）。
3.處理：kill掉某個進程，發送一個特定信號就能完成進程銷燬。kill -9 pid殺死進程組。
直接殺死殭屍進程是殺不掉的，但可以殺掉（kill 父進程）父進程和殭屍進程都銷燬。
4.成因2：殭屍進程是子進程向父進程彙報工作結果的一種機制。在父進程查看結果前，這樣的結果不應該被釋放掉，結果仍保存子進程的PCB中，父進程獲取子進程結果的方式“進程等待” 。
孤兒進程
父進程結束，子進程沒有結束成爲孤兒進程。孤兒進程的父進程爲1號進程init，1號進程會釋放孤兒進程。
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fork使用樣例：
#include<stdio.h>
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
int main(void)
{
pid_t pid = 0;
int i = 1;
if((pid = fork())<0)
{
printf("fork error! i = %d\n",i);
exit(0);
}
if(pid == 0)
{
printf("child! i = %d\n",i);
}
else
{
i = 2;
printf("father! i = %d\n",i);
}
return 0;
}
運行結果：
通過運行結果我們可以驗證：父子進程有各自的地址空間。接下來再對比一下vfork()；
vfork函數樣例：
#include<unistd.h>
#include<sys/types.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
int main(void)
{
pid_t pid = 0;
int i = 1;
if((pid = vfork())<0)
{
printf("vfork error! i = %d\n",i);
exit(0);
}
if(pid > 0)
{
printf("father! i = %d\n",i);
}
else
{
i = 2;
printf("child! i = %d\n",i);
exit(1);
}
return 0;
}
運行結果：
我們可以清楚的看到：1.子進程先運行，父進程後運行。2.子進程對i進行更改，父進程的值也發生了變化，說明父子進程共享進程地址空間。
創建一個殭屍進程實例：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
pid_t pid;
if((pid = fork())<0)
{
printf("fork error!\n");
exit(0);
}
if(pid > 0)
{
while(1);//父進程死循環
}
else
{
printf("child ID = %d\n",getpid());//父進程沒有wait子進程，子進程退出。
exit(0);
}
}
運行結果：
可以看到子進程退出，父進程沒有爲子進程收屍，導致子進程變爲殭屍進程。
kill掉父進程再查看還有沒有殭屍進程：
我們可以看到父進程殺死後，殭屍進程也隨之釋放。
孤兒進程實例：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>
int main(void)
{
pid_t pid;
if((pid = fork())<0)
{
printf("fork error!\n");
exit(0);
}
if(pid > 0)
{
exit(1);//父進程退出
}
else
{
printf("child ID = %d,father ID = %d\n",getpid(),getppid());
while(1);//子進程死循環
}
}
運行結果：
子進程在父進程退出後仍在運行，子進程成爲孤兒進程，父進程變爲1號進程。
