Linux進程的相關知識介紹

　　對於Linux系統管理員來說，對Linux進程的相關知識需要有一定的了解，進程和線程很容易被混淆，只有充分了解了Linux進程才不會弄錯，下面小編就給大家詳細介紹下Linux進程吧。

　　計算機實際上可以做的事情實質上非常簡單，比如計算兩個數的和，再比如在內存中尋找到某個地址等等。這些最基礎的計算機動作被稱為指令 （instruction）。所謂的程序（program），就是這樣一系列指令的所構成的集合。通過程序，我們可以讓計算機完成復雜的操作。程序大多數時候被存儲為可執行的文件。這樣一個可執行文件就像是一個菜譜，計算機可以按照菜譜作出可口的飯菜。

　　那麼，程序和進程（process）的區別又是什麼呢？

　　進程是程序的一個具體實現。只有食譜沒什麼用，我們總要按照食譜的指點真正一步步實行，才能做出菜肴。進程是執行程序的過程，類似於按照食譜，真正去做菜的過程。同一個程序可以執行多次，每次都可以在內存中開辟獨立的空間來裝載，從而產生多個進程。不同的進程還可以擁有各自獨立的IO接口。

　　操作系統的一個重要功能就是為進程提供方便，比如說為進程分配內存空間，管理進程的相關信息等等，就好像是為我們准備好了一個精美的廚房。

　　看一眼進程

　　首先，我們可以使用$ps命令來查詢正在運行的進程，比如$ps -eo pid，comm，cmd，下圖為執行結果：

　　（-e表示列出全部進程，-o pid，comm，cmd表示我們需要PID，COMMAND，CMD信息）

　　每一行代表了一個進程。每一行又分為三列。第一列PID（process IDentity）是一個整數，每一個進程都有一個唯一的PID來代表自己的身份，進程也可以根據PID來識別其他的進程。第二列COMMAND是這個進程的簡稱。第三列CMD是進程所對應的程序以及運行時所帶的參數。

　　（第三列有一些由中括號［］括起來的。它們是kernel的一部分功能，被打扮成進程的樣子以方便操作系統管理。我們不必考慮它們。）

　　我們看第一行，PID為1，名字為init。這個進程是執行/bin/init這一文件（程序）生成的。當Linux啟動的時候，init是系統創建的第一個進程，這一進程會一直存在，直到我們關閉計算機。這一進程有特殊的重要性，我們會不斷提到它。

　　如何創建一個進程

　　實際上，當計算機開機的時候，內核（kernel）只建立了一個init進程。Linux kernel並不提供直接建立新進程的系統調用。剩下的所有進程都是init進程通過fork機制建立的。新的進程要通過老的進程復制自身得到，這就是fork。fork是一個系統調用。進程存活於內存中。每個進程都在內存中分配有屬於自己的一片空間 （address space）。當進程fork的時候，Linux在內存中開辟出一片新的內存空間給新的進程，並將老的進程空間中的內容復制到新的空間中，此後兩個進程同時運行。

　　老進程成為新進程的父進程（parent process），而相應的，新進程就是老的進程的子進程（child process）。一個進程除了有一個PID之外，還會有一個PPID（parent PID）來存儲的父進程PID。如果我們循著PPID不斷向上追溯的話，總會發現其源頭是init進程。所以說，所有的進程也構成一個以init為根的樹狀結構。

　　如下，我們查詢當前shell下的進程：

　　代碼如下：

　　root@vamei：~# ps -o pid，ppid，cmd

　　PID PPID CMD

　　16935 3101 sudo -i

　　16939 16935 -bash

　　23774 16939 ps -o pid，ppid，cmd

　　我們可以看到，第二個進程bash是第一個進程sudo的子進程，而第三個進程ps是第二個進程的子進程。

　　還可以用$pstree命令來顯示整個進程樹：

　　代碼如下：

　　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通常作為一個函數被調用。這個函數會有兩次返回，將子進程的PID返回給父進程，0返回給子進程。實際上，子進程總可以查詢自己的PPID來知道自己的父進程是誰，這樣，一對父進程和子進程就可以隨時查詢對方。

　　通常在調用fork函數之後，程序會設計一個if選擇結構。當PID等於0時，說明該進程為子進程，那麼讓它執行某些指令，比如說使用exec庫函數（library function）讀取另一個程序文件，並在當前的進程空間執行 （這實際上是我們使用fork的一大目的： 為某一程序創建進程）；而當PID為一個正整數時，說明為父進程，則執行另外一些指令。由此，就可以在子進程建立之後，讓它執行與父進程不同的功能。

　　子進程的終結（termination）

　　當子進程終結時，它會通知父進程，並清空自己所占據的內存，並在kernel裡留下自己的退出信息（exit code，如果順利運行，為0；如果有錯誤或異常狀況，為》0的整數）。在這個信息裡，會解釋該進程為什麼退出。父進程在得知子進程終結時，有責任對該子進程使用wait系統調用。這個wait函數能從kernel中取出子進程的退出信息，並清空該信息在kernel中所占據的空間。但是，如果父進程早於子進程終結，子進程就會成為一個孤兒（orphand）進程。孤兒進程會被過繼給init進程，init進程也就成了該進程的父進程。init進程負責該子進程終結時調用wait函數。

　　當然，一個糟糕的程序也完全可能造成子進程的退出信息滯留在kernel中的狀況（父進程不對子進程調用wait函數），這樣的情況下，子進程成為僵屍（zombie）進程。當大量僵屍進程積累時，內存空間會被擠占。

　　進程與線程（thread）

　　盡管在UNIX中，進程與線程是有聯系但不同的兩個東西，但在Linux中，線程只是一種特殊的進程。多個線程之間可以共享內存空間和IO接口。所以，進程是Linux程序的唯一的實現方式。

　　總結

　　程序，進程，PID，內存空間

　　子進程，父進程，PPID，fork， wait

　　上面就是Linux進程的相關知識介紹了，通過本文的閱讀，相信你對Linux進程有了更深入了了解，管理Linux進程也更加容易。