一、进程概念

在 Linux 系统中，​​进程（Process）​​ 是程序执行的动态实例，是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。
​​1. 程序 vs 进程​​
​​程序（Program）​​：是静态的代码集合（如二进制可执行文件 /bin/ls），存储在磁盘上，不占用系统资源（如 CPU、内存）。
​​进程（Process）​​：是程序被加载到内存后​​动态运行​​的状态，是操作系统管理的“活”的实体。同一程序可被多次执行，生成多个独立的进程（如同时打开多个 bash 终端）。

二、进程的核心特性

​​1. 动态性​​：进程是程序执行的动态过程，有生命周期（创建→运行→终止）。
​​2. 并发性​​：多个进程可在同一时间段内交替运行（宏观并行，微观串行），由操作系统调度实现。
​​3. 独立性​​：每个进程拥有独立的资源空间（如内存、文件句柄），通过内核隔离，一个进程崩溃不影响其他进程（除非涉及共享资源）、一个进程也无法直接访问其他进程内存的资源。
​​4. 异步性​​：进程的执行顺序由操作系统调度决定，具有不确定性（受优先级、资源竞争等因素影响）。

三、进程状态与切换

Linux 进程的状态反映了其当前的活动情况，常见状态包括：

状态转换示例​​：

1. 新进程通过 fork() 创建 → 进入 R（就绪）或直接运行（若 CPU 空闲）。
2. 进程因 I/O 请求进入 S（可中断睡眠），I/O 完成后被唤醒回 R。
3. 进程收到 SIGKILL 信号 → 强制终止，释放资源（避免变为僵尸）。
4. 父进程未调用 wait() 回收子进程 → 子进程终止后变为 Z（僵尸）。

四、进程的描述：进程控制块（PCB）​​

Linux 内核通过 ​​task_struct 结构体​​（进程控制块，PCB）描述进程的所有信息，存储于内核内存中。关键字段包括：

​​1. 标识信息​​：进程 ID（PID，进程的唯一标识）、父进程 ID（PPID）、用户 ID（UID）、组 ID（GID）。
2. ​​状态信息​​：当前状态（如 R/S/Z）、退出状态码（终止原因）。
​​3. 资源信息​​：虚拟内存映射（mm_struct）、打开的文件描述符表（files_struct）、信号处理方式（signal_struct）。
​​4. 调度信息​​：优先级（nice 值）、CPU 占用时间（utime/stime）、调度策略（如 CFS 公平调度）。
​​5. 上下文信息​​：寄存器值（如程序计数器 PC、栈指针 SP）、浮点运算状态（用于进程切换时保存现场）。

​​五、进程的创建与终止​​

​​1. 进程创建​​
Linux 中进程通过 fork() 系统调用创建，遵循“​​写时复制（Copy-On-Write）​​”原则：

父进程调用 fork() 后，内核复制父进程的 PCB 和内存页表（初始时共享物理内存），生成子进程。
子进程从 fork() 的返回值开始往后执行（fork()系统调用，在父进程的代码是返回子进程 PID，在子进程的代码中则是返回 0）。
实际内存复制仅在子进程修改内存时发生（提高效率）。

明明是父进程调用了fork，为什么fork在子进程中也返回了一直值？而且值是0，和父进程的不一样？
解释： 从内核源码（如 Linux 的 fork() 实现）来看，fork() 的返回值是通过​​修改调用者的寄存器状态​​实现的：

1. 当父进程调用 fork() 时，内核会复制父进程的上下文到子进程，并分别设置两个进程的“返回寄存器”：

2. 父进程的返回寄存器被设置为子进程的 PID（正数）。子进程的返回寄存器被设置为 0（表示无错误且是子进程）。因此，父进程和子进程在 fork() 后从同一条指令继续执行，但由于寄存器中的返回值不同，它们的后续逻辑会分道扬镳。