进程（Process）是计算机中的基本概念，用于管理和执行程序，它是一个正在运行的程序实例，它是一个独立的执行单元，具有自己的内存空间、代码、数据。
它允许多个任务同时运行，因为这样可以提高计算机系统的效率和多任务处理能力。
在操作系统中，每个进程都被分配一个唯一的正数 ID（Process ID），这个 PID 用于标识进程在系统中的唯一性。
从程序员的角度，我们可以将进程总结为下面三种状态之一：
进程要么在 CPU 上运行，要么在等待被执行，这是进程活跃并且执行任务的状态。
进程的执行被「挂起」，不再被调度执行。当收到停止信号时，进程就停止。当收到继续执行信号时，进程再次开始运行。
程序是静态的，它是一堆代码和数据的集合，也可以说是一组指令和数据的描述。它可以以目标文件存在于磁盘上，或者是加载到计算机的地址空间中，
进程是程序在执行时的一个具体实例。进程包括程序的代码、数据、堆栈以及一些系统资源的副本。每个进程都有自己独立的执行上下文。
程序运行在进程的上下文中，进程是程序的实际运行状态。多个进程可以同时运行不同的程序，从而允许多任务并行执行。
fork() 函数在新的子进程中，运行相同的程序，新的子进程是父进程的一个复制品。
而 execve() 函数在当前的上下文中加载并运行一个新的程序，它会覆盖当前进程的地址空间，但并不会创建一个新的进程，新程序的 PID 与原进程相同。
子进程（Child Process）是在一个父进程（Parent Process）的上下文中创建的新进程。
新创建的子进程几乎与父进程相同，它获得了父进程的地址空间的一份独立复制，包括父进程的代码、数据段、堆、共享库和用户栈。
父进程通过调用 fork() 函数创建一个新的运行的子进程。这个新的子进程可以访问父进程中已经打开的任何文件，而它们唯一的区别就在于它们的进程ID（PID）不同。这个机制允许在不同的进程中执行并行任务。
int main(){ pid_t pid; int x = 1; pid = Fork(); if (pid == 0){ /* Child */ printf(\\\"child : x=%d\\\\n\\\", ++x); exit(0); } /* Parent */ printf(\\\"parent: x=%d\\\\n\\\", --x); exit(0);}
输出结果是：
linux> ./forkparent: x=0child : x=2
我们通过观察 x 的值，可以明显地看到子进程在复制父进程的执行环境后，可以独立运行，不会受到父进程的干扰。
在这个场景中，父进程初始化了变量 x，并调用了 fork() 函数创建了一个子进程。接下来，父子进程都执行了 printf 语句。从左到右排列的顶点表示了程序的不同状态，从而清晰展示了父进程和子进程的执行流程，以及它们之间的关系。在不同进程中的 printf 语句可以以任意顺序执行，具体取决于操作系统的调度。这种并发执行方式可能会导致程序输出的顺序不确定。在操作系统中，当一个进程终止后，内核并不会立刻从系统中清除该进程。相反，它被操持在一种已终止的状态中，直到它被父进程回收。当父进程回收已终止的子进程时，内核将子进程的退出状态传递给父进程，并释放子进程占用的系统资源。从这时开始，该子进程被完全从系统中移除，不再占用系统资源，也不再存在于进程表中。如果一个已终止但未被回收的进程继续存在，它被称为「僵死进程」。僵死进程不再占用系统资源，但仍保留其在内核中的某些状态，以供父进程在以后的某个时刻回收它。僵死进程的存在通常是短暂的，因为父进程通常会尽快回收已终止的子进程。当一个父进程意外终止时，子进程并不会立即终止。相反，子进程会变成一个孤儿进程，因为它失去了其父进程。这个时候，内核会安排 init 进程（在 Unix 系统中通常是 PID 1）成为孤儿进程的新父进程。init 进程是系统启动时由内核创建的，并且在系统运行期间一直存在，因此它是所有进程的祖先。init 进程会定期扫描系统中的僵死进程（已终止但尚未被回收的进程），并将它们回收。这确保了即使父进程提前终止，僵死进程最终也会被回收，释放系统的内存资源和其他资源。init 进程充当了这个清理工作的角色，以确保系统的稳定性。虽然子进程的回收是有序进行的，但子进程回收的顺序可能因操作系统而异，甚至在相同的操作系统上，执行相同程序的不同时间也可能导致不同的回收顺序。这是因为内核会根据各种因素来决定回收的顺序，而不是按照特定的顺序来进行。
题图生成：Pixabay
内容优化：ChatGPT
内容来源：《深入理解计算机系统》
原创文章，作者：小道研究，如若转载，请注明出处：https://www.sudun.com/ask/34540.html
