揭秘Linux进程创建流程：全面剖析从创建到终止

后端

2023-04-05 20:50:13

探索进程的世界：从诞生到终结

当我们启动计算机时，会发生一场幕后魔法，将我们的命令转化为可执行的任务。这一切都归功于一个叫做进程的神奇实体。让我们踏上旅程，深入了解进程的起源、创建、生命周期和终止。

进程的起源：请求的呼唤

当您输入一个命令，如 "ls" 或 "mkdir"，您的 shell 进程就会向操作系统发送一个请求，创建一个新的进程来执行该命令。这种请求可以来自各种来源，包括用户输入、应用程序调用或其他进程的内部创建。

进程创建：从内核到用户

收到创建请求后，操作系统会执行一系列复杂的步骤：

内核态资源分配： 内核为新进程分配内存空间、文件句柄和其他必需的资源。
用户态环境初始化： 创建一个进程控制块 (PCB)，跟踪进程状态和信息。将进程指向可执行文件的入口点，并加载必要的动态链接库。
进程调度： 将新进程放入就绪队列，等待调度器选择执行。当它被选中时，它会从用户态切换到内核态，开始执行其代码。

进程的生命周期：从运行到终止

进程在其生命周期中经历四个主要状态：

运行状态： 进程正在被 CPU 执行。
就绪状态： 进程准备执行，但正在等待 CPU 资源。
等待状态： 进程等待某个事件发生，例如 I/O 操作完成或收到信号。
终止状态： 进程已完成执行或被强制终止。

僵尸和孤儿进程：无家可归的流浪者

在进程创建和终止过程中，有时会出现僵尸进程和孤儿进程：

僵尸进程： 当一个进程终止而其父进程已先于其终止时，该进程就成为僵尸进程。它占用内存空间，但不会消耗 CPU 资源。
孤儿进程： 当父进程在子进程终止后才终止时，该子进程就成为孤儿进程。它由 "init" 进程收养并终止。

进程间通信和同步：协调的协作

进程需要交换信息并协调其执行，这就是进程间通信和同步的用武之地。

进程间通信： 管道、消息队列、共享内存和信号允许进程交换数据和事件通知。
进程同步： 互斥锁、条件变量和信号量确保进程以正确的顺序访问共享资源。

进程控制和终止：生命周期的掌控者

操作系统提供进程控制机制，允许您创建、删除、暂停和恢复进程。进程也可以通过 "exit()" 函数正常终止，或者通过 "kill()" 函数异常终止。

深入剖析代码示例

以下是一个使用 "fork()" 创建新进程的 C 代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>

int main() {
    int pid = fork();
    if (pid == 0) {
        // 子进程执行代码
        printf("我是子进程，我的 PID 是 %d\n", getpid());
    } else if (pid > 0) {
        // 父进程执行代码
        printf("我是父进程，我的 PID 是 %d\n", getpid());
    } else {
        // 出错处理
        perror("fork() 失败");
    }
    return 0;
}