何为进程？
进程的典型定义：
1.进程是程序的一次执行。
2.进程是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动。
3.进程是具有独立功能的程序在数据集合上运行的过程，他是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程是进程实体的运行过程，是系统进行资源分配和调度的一个独立单位。
进程 = 程序段+数据段+PCB（程序控制块）
那么进程有什么特征呢？
1.进程具有动态性。在这一点我们可以从进程状态可以看出，进程从产生–>执行->消亡的过程其实就是一个动态的过程。
2.进程具有并发性。是指多个进程同时存在内存中，且在一段时间内同时进行（是宏观上的，因为一个处理机同一时刻只能处理一个进程）。
3.进程具有独立性。在传统的OS中，独立性是指进程实体是一个独立运行、独立获得资源和独立接受调度的基本单位。
4.进程具有异步性。指进程是按异步方式运行。
上面对进程定义及特点说了一大堆，但我们似乎并没有意识到进程到底是个什么东西？那么我们来看一些东西实实在在感受一下进程面貌。
1.进程描述
在操作系统，进程是用一个结构体描述的（PCB），而在Linux操作系统中我们用的是task_struct，PCB的一种。
接下来我们来看一下task_struct中都有一些什么东西呢（核心成员）？
-
1.进程描述符（身份标识）：pid（进程ID）
a.内部表示符：在所有的操作系统中，都为每一个进程赋予了一个惟一的数字标识符，它通常是一个进程的序号。设置内部标识符主要是为了方便系统使用。
b.外部标识符：它由创建者提供，通常是由字母，数字组成，往往是由用户（进程）在访问该进程时使用。为了描述进程的家族关系，还应设置父进程标识和子进程标识。此外，还可设置用户标识，以指示拥有该进程的用户。 -
2.一组内存指针：代码和代码依赖的数据（告诉进程对应的代码和代码依赖的数据）。
-
3.辅助操作系统进行调度的属性
a.优先级
b.上下文信息（CPU中的各种寄存器：通用寄存器、指令寄存器、程序状态字PSW、用户栈指针）：保存该进程上次在CPU上执行的现场。
c.记账信息（进程切换时）指令执行的数量。
d.进程状态 -
4.IO相关信息（文件描述符表）。
-
5.信号相关的信息（后面详细解释）
2.进程的组织
进程通过PCB描述后，通过双向链表组织起来。
3.如何创建一个进程？
- fork()函数，用来创建子进程
特点：
1.子进程复制父进程以父进程为模板（写时拷贝）。
2.把父进程的PCB复制过来并稍加修改（pid/ppid）。
3.内存指针基本相同，上下文也相同（EIP）。
4.父子进程执行同一份代码。
5.EIP相同，所以fork之后，父子进程都要从fork之后开始执行。
fork返回的信息：
1.父进程返回子进程ID。
2.子进程返回0。
3.fork执行失败，返回-1。 - 失败原因：
1.内存不够。
2.子进程数目达到上限。
fork之后，父子进程执行的先后顺序取决于操作系统的调度。
- vfork()函数
vfork是linux前期的进城创建函数，其缺点比较多。
特点：
1.父子进程共享进程地址空间。
2.父子进程执行顺序固定，子进程先执行父进程后执行。
4.进程状态：
1.创建状态：进程在创建时需要申请一个空白PCB，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态
2.就绪状态：进程已经准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行
3.执行状态：进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态
4.阻塞状态：正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用
5.终止状态：进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。无法再执行
- 进程状态转换：
- Linux内核关于进程状态的描述：
僵尸进程：
1.成因1：子进程执行完了，父进程没有做一些特殊处理。
2.危害：PCB没有释放（内存泄露）。
3.处理：kill掉某个进程，发送一个特定信号就能完成进程销毁。kill -9 pid杀死进程组。
直接杀死僵尸进程是杀不掉的，但可以杀掉（kill 父进程）父进程和僵尸进程都销毁。
4.成因2：僵尸进程是子进程向父进程汇报工作结果的一种机制。在父进程查看结果前，这样的结果不应该被释放掉，结果仍保存子进程的PCB中，父进程获取子进程结果的方式“进程等待” 。
孤儿进程
父进程结束，子进程没有结束成为孤儿进程。孤儿进程的父进程为1号进程init，1号进程会释放孤儿进程。
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fork使用样例：
#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;
}
运行结果：
通过运行结果我们可以验证：父子进程有各自的地址空间。接下来再对比一下vfork()；
vfork函数样例：
#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;
}
运行结果：
我们可以清楚的看到：1.子进程先运行，父进程后运行。2.子进程对i进行更改，父进程的值也发生了变化，说明父子进程共享进程地址空间。
创建一个僵尸进程实例：
#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);//父进程死循环
}
else
{
printf("child ID = %d\n",getpid());//父进程没有wait子进程，子进程退出。
exit(0);
}
}
运行结果：
可以看到子进程退出，父进程没有为子进程收尸，导致子进程变为僵尸进程。
kill掉父进程再查看还有没有僵尸进程：
我们可以看到父进程杀死后，僵尸进程也随之释放。
孤儿进程实例：
#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);//父进程退出
}
else
{
printf("child ID = %d,father ID = %d\n",getpid(),getppid());
while(1);//子进程死循环
}
}
运行结果：
子进程在父进程退出后仍在运行，子进程成为孤儿进程，父进程变为1号进程。
