1 进程标识符
1.1 实际用户/用户组；有效用户/用户组
在linux/Unix的进程中，涉及到多个用户ID和用户组ID，包括：
- 实际用户ID和实际用户组ID：标识我是谁（据说这是一个变态的哲学问题，难死一片哲学家）。也就是登录用户的uid 和gid，比如我的Linux以taskiller登录，在Linux运行的所有的命令的实际用户ID都是taskiller的uid，实际用户组ID都是taskiller的 gid（可以用id命令查看）。
- 有效用户ID和有效用户组ID：进程用来决定我们对资源的访问权限。一般情况下，有效用户ID等于实际用户ID，有效用户组ID等于实际用户组ID。当设置-用户-ID（SUID）位设置，则有效用户ID等于文件的所有者的uid，而不是实际用户ID；同样，如果设置了设置-用户组-ID（SGID）位，则有效用户组ID等于文件所有者的gid，而不是实际用户组ID。
1.2 进程ID
一个进程的基本属性，类似于每个人的身份证号，根据进程ID，可以精确地确定一个进程，多个进程标识符可以对应一个程序。
1.3 进程中重要的ID值
每个进程有6个重要的ID值，分别是进程ID、父进程ID、有效用户ID、有效组ID、实际用户ID、实际用户组ID。这6个ID保存在内核的数据结构中。只是有时候用户需要这些ID。linux下用getpid和getppid函数得到进程的进程ID和父进程ID，函数原型如下：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t getpid(void);
pid_t getppid(void);详细见linux函数参考手册。linux下使用getuid和geteuid函数得到进程的实际用户和有效用户，函数原型如下：
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
uid_t getuid(void);
uid_t geteuid(void);详细见linux函数参考手册。linux下使用getgid和getegid函数得到进程的实际用户组ID和有效用户组ID，函数的原型如下：
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
gid_t getgid(void);
gid_t getegid(void);详细见linux函数参考手册。注意：
- 进程ID和父进程ID这2个标识符不能更改，其他4个ID在适当的情况下可以被更改。
- 对于一般的进程，实际用户ID和有效用户ID是一样的，仅在一些特殊场合不一样。
2 进程操作
2.1 fork函数创建一个进程
进程是系统中的基本执行单位。linux系统允许任何一个用户进程创建一个子进程。创建之后，子进程存在于系统之中，并且独立于父进程。该子进程可以接受系统调度，可以分配得到系统资源。系统也可以检测到它的存在，并且赋予它与父进程同样的权力。（注意：在linux下，除了0号进程以外，所有的进程都是由其他的进程创建的）
linux下使用fork函数创建一个新的进程。fork函数的原型：
#include <unistd.h>
pid_t fork(void);
函数执行成功有两个返回值；为0，表示子进程；为正数，表示父进程。失败则返回-1。详细见linux函数参考手册。注意：
- 正常情况下，程序运行的时候不能保证父进程或子进程先运行，要想保证的化必须要有额外的操作。
- 对于fork函数，父进程与子进程共享代码段，但是其他资源比如数据段和堆栈段是完全复制父进程的。
- 子进程继承父进程的时候，文件锁、未处理的闹钟信号和未决信号都不会被继承。
- 现在的linux内核实现fork函数时往往实现为子进程先于父进程复制资源，当子进程修改这些内容的时候复制才会发生，内核才会给子进程分配进程空间将父进程中的内容复制过来，继续后面的操作。这实际上也是写时操作的一个重要体现。
fork函数出错的情况：
- 系统中的进程数量超过系统规定的限制。
- 调用fork函数的用户进程太多了。
2.2 vfork创建一个进程
linux下提供了一个和fork函数功能差不多的函数vfork函数，它们的区别是：
- fork 是子进程拷贝父进程的数据段，代码段 ；vfork 是子进程与父进程共享数据段
- fork是父子进程的执行次序不确定；vfork 保证子进程先运行，在调用exec 或exit 之前与父进程数据是共享的，在它调用exec或exit 之后父进程才可能被调度运行。
- vfork是保证子进程先运行，在她调用exec 或exit 之后父进程才可能被调度运行。如果在调用这两个函数之前子进程依赖于父进程的进一步动作，则会导致死锁。
vfork函数的原型：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
pid_t vfork(void);
函数执行成功有两个返回值；为0，表示子进程；为正数，表示父进程。失败则返回-1。详细见linux函数参考手册。注意：对于vfork函数，一般不要在除main以外的函数中调用。原因是子进程先于父进程运行，会对栈帧进行覆盖操作，最后父进程操作的时候会出现段错误。即子进程对父进程的影响是巨大的。
2.3 退出一个进程
linux下退出一个进程一般用exit函数。exit函数的原型：
#include <unistd.h>
void exit(int status);
参数status：表示的是进程退出的状态，这个状态值是一个整型。在shell中可以检查到退出的状态。正常退出，exit中的参数为0，异常退出为非0。详细见linux函数参考手册。可以利用errno变量作为参数传递给exit函数，这样可以在程序退出后检查程序退出的原因。即在shell中可以确定出错的原因。
exit函数实际上是封装了linux系统调用的_exit函数,两者的主要区别在于exit函数会在用户空间做一些善后工作，比如将内容同步到磁盘，清理用户缓冲区等，之后才进入内核释放用户进程的地址空间。而_exit函数直接进入内核释放用户的地址空间，所有的用户空间的缓冲区内容都将会丢失。
2.4 设置进程所有者
每个进程都有两个用户ID，实际用户ID和有效用户ID。linux下使用setuid来改变一个进程的实际用户ID和有效用户ID。setuid函数的原型：
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int setuid(uid_t uid);
参数uid：改变后的新用户ID；函数执行成功返回0，失败返回-1。详细见linux函数参考手册。只有两种用户可以修改进程的实际用户ID和有效用户ID：跟用户和等于进程的实际用户ID的用户。
一般情况是一个进程需要具有某种权限，将有效用户ID设置为有这种权限的用户ID。当进程不需要这种权限的时候进程将自己的有效用户ID还原，使自己的权限复原。对于函数seteuid(uid_t euid)，仅仅改变有效用户ID。同一系列的函数还有setgid和setegid函数，分别类似于setuid和seteuid函数，只不过影响的是组ID。
2.5 调试多进程
gdb调试多进程有两种方法：
@1 设置跟踪流：设置方法如下：
set follow-fork-mode [parent|child]
选择一个进程进行跟踪，另一个进程不受影响。之后在子进程代码设置断点即可。
如果要在fork函数之后断开某个进程的测试，则使用命令：
set detach-on-fork [on,off]
#若选中on，则断开调试follow-fork-mode指定的进程。
#若选中off，gdb将控制父进程和子进程@2 利用attach命令：gdb调试器中attach命令可以调试一个已经运行的程序，在进程调用fork函数后可以使用attach命令调试子进程。前提是要知道子进程的进程ID，并且子进程能够等待调试的开始，所以在利用attach命令的时候要添加辅助性代码。
3 执行程序
3.1 exec族函数
linux环境下使用exec函数执行一个新的程序，该函数在文件系统中搜索指定路径的文件，并且将该文件内容复制到exec函数的地址空间，取代原来进程的内容，该进程仍然保持父进程的进程空间的内容，只不过该进程的代码段和数据段已经被替换。（注意：exec函数并不创建一个新的进程，虽然进程内容改变了，但是进程ID没变，依然是一个进程）
exec族函数一共有六个：
- 其中以l为后缀表示list，说明执行程序的命令行参数以列表的方式提供，并且以NULL结尾，但是参数个数没有限制。接收以逗号分隔的参数列表。
- 其中以v为后缀表示vector，说明执行程序的命令行参数以二维数组的方式提供。接收一个以NULL结尾的字符串数组的指针。
- 其中以e为后缀表示environment，表示传递给新程序的环境变量列表，这个列表是一个二维数组，每一行是一个环境变量。
- 其中以p结尾的exec函数表示第一个参数不是完整的路径名，而是一个程序名，这就需要PATH环境变量与这个参数组合成一个完整的路径。
exec族函数原型如下：
#include <unistd.h>
extern char **environ;
int execl(const char *path, const char *arg, ...);
int execlp(const char *file, const char *arg, ...);
int execle(const char *path, const char *arg, ..., char * const envp[]);
int execv(const char *path, char *const argv[]);
int execvp(const char *file, char *const argv[]);
int execve(const char *filename, char *const argv[], char *const envp[]);详细见linux函数参考手册。
3.2 在程序中执行shell命令
linux下使用system函数调用shell命令。system函数的原型如下：
#include <stdlib.h>
int system(const char *command);详细见linux函数参考手册。参数command是需要执行的命令。函数的返回值比较复杂，实际上system函数封装了fork、exec、waitpid三个系统调用，其返回值也要根据这几个系统调用的情况来讨论：
- 如果fork和waitpid函数执行失败，system函数返回-1。
- 如果exec函数执行失败，函数返回表示文件不可执行。
- 如果3个函数都执行成功，system函数返回执行程序俄的终止状态。
- 如果参数command的值为NULL，system函数返回1，实际上这个可以用于测试系统是否支持system函数。
使用system函数需要仔细看需求分析，一般情况下，system有以下几点优点：
- system函数添加了出错处理操作。
- system函数添加了信号处理操作
- system函数调用了wait函数，保证不会出现僵尸进程。
4 关系操作
对于子进程而言，在其进行退出时的状态可以由父进程得到。得到进程推出信息这样的操作称为关系操作。linux内核为每个终止的子进程保存了一定量的信息，包括进程ID、进程终止状态以及进程的统计信息等。这些信息由父进程得到并且做相应的处理
4.1 等待进程退出的两个函数
在linux下使用wait函数和waitpid函数得到子进程的一些统计信息。wait和waitpid函数的原型：
#include <sys/types.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait(int *status);
pid_t waitpid(pid_t pid, int *status, int options);详细见linux函数参考手册。
waitpid和wait函数相比有区别有以下3点：
- waitpid函数可以指定一个子进程。
- waitpid函数可以不阻塞等待一个进程。
- waitpid函数支持作业控制。
4.2 僵尸进程
子进程退出的时候，进程的退出状态信息保存在内核中，此时父进程并没有调用wait函数来处理，子进程的进程ID也同样保存在系统的进程列表中，这时的进程称之为僵尸进程。僵尸进程对系统有很大的威胁，它占用系统资源却什么都不做。创建一个僵尸进程是先调用fork函数后，父进程不用wait函数。查看的时候僵尸进程表示为Z。
解决僵尸进程的方法：
- 父进程通过wait和waitpid等函数等待子进程结束，这会导致父进程挂起。
- 如果父进程很忙，那么可以用signal函数为SIGCHLD安装handler，因为子进程结束后，父进程会收到该信号，可以在handler中调用wait回收。
- 如果父进程不关心子进程什么时候结束，那么可以用signal（SIGCHLD, SIG_IGN）通知内核，自己对子进程的结束不感兴趣，那么子进程结束后，内核会回收，并不再给父进程发送信号。
- fork两次，父进程fork一个子进程，然后继续工作，子进程fork一个孙进程后退出，那么孙进程被init接管，孙进程结束后，init会回收。不过子进程的回收还要自己做。
4.3 输出进程统计信息
wait3和wait4函数基本等价于wait函数和waitpid函数，不同的是wait3和wait4函数还能够得到更加详细的信息。这些信息多是关于内核的，通过结构体返回给用户。wait3和wait4函数原型如下：
#include <sys/types.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/resource.h>
#include <sys/wait.h>
pid_t wait3(int *status, int options,struct rusage *rusage);
pid_t wait4(pid_t pid, int *status, int options, struct rusage *rusage);详细见linux函数参考手册。要想得到更详细的信息，需要用到值结果参数，对应结构体为rusage。
