进程基础、进程创建fork、进程状态
一、进程基础概念
- 进程定义
进程是程序的运行实例，是操作系统分配CPU、内存资源的实体；静态存放在磁盘的是程序，加载到内存动态运行的才是进程。
公式：进程 = 内核PCB结构体（Linux为task_struct）+ 程序代码与数据。 - PCB进程控制块task_struct
内核用结构体完整记录进程所有属性，系统内全部进程以双向链表统一管理。
内部核心信息：PID/PPID、运行状态、优先级、程序计数器、CPU寄存器上下文、内存映射指针、IO文件信息、资源记账数据。 - 进程查看方式
- 文件接口：
/proc伪文件系统，存储实时进程信息； - 命令：
ps aux、ps axj、top； - 代码系统调用：
getpid()获取自身PID、getppid()获取父进程PID。
二、进程创建：fork系统调用
- 核心功能
fork是Linux底层创建子进程的系统调用，完整复制父进程生成全新独立子进程。 - 复制机制：写时拷贝COW
刚创建完成时父子进程共享同一份物理内存；只有任意进程修改数据时，系统才单独分配物理内存副本，大幅降低内存开销。 - 特殊返回规则（调用1次，返回两次）
- 返回值>0：当前为父进程，返回数字是子进程PID；
- 返回值=0：当前为子进程；
- 返回值=-1：进程创建失败（内存不足、系统进程数达上限）。
- 父子进程特性
共享内容：代码段、文件描述符、环境变量、虚拟地址布局；
相互独立：PID编号、CPU上下文、堆/全局数据（修改后物理内存分离）；
运行规则：父子并发执行，CPU调度顺序不确定。 - 经典组合
fork + exec
fork仅复制原有程序，exec可以替换子进程程序镜像；终端执行命令、多进程服务端都依赖这套机制。
三、Linux七大进程状态
- R运行态：正在CPU运行，或在就绪队列等待调度；
- S可中断睡眠：等待某事件，能被信号唤醒；
- D不可中断睡眠：等待磁盘IO，无法被信号打断；
- T停止态：收到SIGSTOP暂停，SIGCONT恢复运行；
- t追踪停止：调试器ptrace调试时暂停；
- X死亡态：进程资源完全释放，内核销毁PCB，用户无法观测；
- Z僵尸态：子进程退出，但父进程未读取退出信息，PCB保留在内核。
四、僵尸进程、孤儿进程
1. 僵尸进程（Z）
- 产生条件：子进程先结束，父进程持续运行但不调用
wait/waitpid回收； - 危害：PCB长期占用内核内存，大量僵尸进程会引发内存泄漏；
- 解决方案：父进程使用wait/waitpid回收子进程退出状态。
2. 孤儿进程
- 产生条件：父进程提前退出，子进程失去父进程；
- 处理规则：自动被系统1号进程（systemd/init）收养，1号进程会自动回收孤儿，无内存泄漏风险。