Linux进程的相关知识介绍

　　对于Linux系统管理员来说，对Linux进程的相关知识需要有一定的了解，进程和线程很容易被混淆，只有充分了解了Linux进程才不会弄错，下面小编就给大家详细介绍下Linux进程吧。

　　计算机实际上可以做的事情实质上非常简单，比如计算两个数的和，再比如在内存中寻找到某个地址等等。这些最基础的计算机动作被称为指令 （instruction）。所谓的程序（program），就是这样一系列指令的所构成的集合。通过程序，我们可以让计算机完成复杂的操作。程序大多数时候被存储为可执行的文件。这样一个可执行文件就像是一个菜谱，计算机可以按照菜谱作出可口的饭菜。

　　那么，程序和进程（process）的区别又是什么呢？

　　进程是程序的一个具体实现。只有食谱没什么用，我们总要按照食谱的指点真正一步步实行，才能做出菜肴。进程是执行程序的过程，类似于按照食谱，真正去做菜的过程。同一个程序可以执行多次，每次都可以在内存中开辟独立的空间来装载，从而产生多个进程。不同的进程还可以拥有各自独立的IO接口。

　　操作系统的一个重要功能就是为进程提供方便，比如说为进程分配内存空间，管理进程的相关信息等等，就好像是为我们准备好了一个精美的厨房。

　　看一眼进程

　　首先，我们可以使用$ps命令来查询正在运行的进程，比如$ps -eo pid，comm，cmd，下图为执行结果：

　　（-e表示列出全部进程，-o pid，comm，cmd表示我们需要PID，COMMAND，CMD信息）

　　每一行代表了一个进程。每一行又分为三列。第一列PID（process IDentity）是一个整数，每一个进程都有一个唯一的PID来代表自己的身份，进程也可以根据PID来识别其他的进程。第二列COMMAND是这个进程的简称。第三列CMD是进程所对应的程序以及运行时所带的参数。

　　（第三列有一些由中括号［］括起来的。它们是kernel的一部分功能，被打扮成进程的样子以方便操作系统管理。我们不必考虑它们。）

　　我们看第一行，PID为1，名字为init。这个进程是执行/bin/init这一文件（程序）生成的。当Linux启动的时候，init是系统创建的第一个进程，这一进程会一直存在，直到我们关闭计算机。这一进程有特殊的重要性，我们会不断提到它。

　　如何创建一个进程

　　实际上，当计算机开机的时候，内核（kernel）只建立了一个init进程。Linux kernel并不提供直接建立新进程的系统调用。剩下的所有进程都是init进程通过fork机制建立的。新的进程要通过老的进程复制自身得到，这就是fork。fork是一个系统调用。进程存活于内存中。每个进程都在内存中分配有属于自己的一片空间 （address space）。当进程fork的时候，Linux在内存中开辟出一片新的内存空间给新的进程，并将老的进程空间中的内容复制到新的空间中，此后两个进程同时运行。

　　老进程成为新进程的父进程（parent process），而相应的，新进程就是老的进程的子进程（child process）。一个进程除了有一个PID之外，还会有一个PPID（parent PID）来存储的父进程PID。如果我们循着PPID不断向上追溯的话，总会发现其源头是init进程。所以说，所有的进程也构成一个以init为根的树状结构。

　　如下，我们查询当前shell下的进程：

　　代码如下：

　　root@vamei：~# ps -o pid，ppid，cmd

　　PID PPID CMD

　　16935 3101 sudo -i

　　16939 16935 -bash

　　23774 16939 ps -o pid，ppid，cmd

　　我们可以看到，第二个进程bash是第一个进程sudo的子进程，而第三个进程ps是第二个进程的子进程。

　　还可以用$pstree命令来显示整个进程树：

　　代码如下：

　　init─┬─NetworkManager─┬─dhclient

　　│ └─2*［{NetworkManager}］

　　├─accounts-daemon───{accounts-daemon}

　　├─acpid

　　├─apache2─┬─apache2

　　│ └─2*［apache2───26*［{apache2}］］

　　├─at-spi-bus-laun───2*［{at-spi-bus-laun}］

　　├─atd

　　├─avahi-daemon───avahi-daemon

　　├─bluetoothd

　　├─colord───2*［{colord}］

　　├─console-kit-dae───64*［{console-kit-dae}］

　　├─cron

　　├─cupsd───2*［dbus］

　　├─2*［dbus-daemon］

　　├─dbus-launch

　　├─dconf-service───2*［{dconf-service}］

　　├─dropbox───15*［{dropbox}］

　　├─firefox───27*［{firefox}］

　　├─gconfd-2

　　├─geoclue-master

　　├─6*［getty］

　　├─gnome-keyring-d───7*［{gnome-keyring-d}］

　　├─gnome-terminal─┬─bash

　　│ ├─bash───pstree

　　│ ├─gnome-pty-helpe

　　│ ├─sh───R───{R}

　　│ └─3*［{gnome-terminal}］

　　fork通常作为一个函数被调用。这个函数会有两次返回，将子进程的PID返回给父进程，0返回给子进程。实际上，子进程总可以查询自己的PPID来知道自己的父进程是谁，这样，一对父进程和子进程就可以随时查询对方。

　　通常在调用fork函数之后，程序会设计一个if选择结构。当PID等于0时，说明该进程为子进程，那么让它执行某些指令，比如说使用exec库函数（library function）读取另一个程序文件，并在当前的进程空间执行 （这实际上是我们使用fork的一大目的： 为某一程序创建进程）；而当PID为一个正整数时，说明为父进程，则执行另外一些指令。由此，就可以在子进程建立之后，让它执行与父进程不同的功能。

　　子进程的终结（termination）

　　当子进程终结时，它会通知父进程，并清空自己所占据的内存，并在kernel里留下自己的退出信息（exit code，如果顺利运行，为0；如果有错误或异常状况，为》0的整数）。在这个信息里，会解释该进程为什么退出。父进程在得知子进程终结时，有责任对该子进程使用wait系统调用。这个wait函数能从kernel中取出子进程的退出信息，并清空该信息在kernel中所占据的空间。但是，如果父进程早于子进程终结，子进程就会成为一个孤儿（orphand）进程。孤儿进程会被过继给init进程，init进程也就成了该进程的父进程。init进程负责该子进程终结时调用wait函数。

　　当然，一个糟糕的程序也完全可能造成子进程的退出信息滞留在kernel中的状况（父进程不对子进程调用wait函数），这样的情况下，子进程成为僵尸（zombie）进程。当大量僵尸进程积累时，内存空间会被挤占。

　　进程与线程（thread）

　　尽管在UNIX中，进程与线程是有联系但不同的两个东西，但在Linux中，线程只是一种特殊的进程。多个线程之间可以共享内存空间和IO接口。所以，进程是Linux程序的唯一的实现方式。

　　总结

　　程序，进程，PID，内存空间

　　子进程，父进程，PPID，fork， wait

　　上面就是Linux进程的相关知识介绍了，通过本文的阅读，相信你对Linux进程有了更深入了了解，管理Linux进程也更加容易。