# 进程管理

## 进程管理

关于进程，需要记住三个组成部分：

* `程序文件（Program file）` - 代码和数据
* `进程映像（Process image）` - 存储栈、当前定义的变量、数据、地址空间等[更多信息](https://tldp.org/LDP/LG/issue23/flower/psimage.html)；当需要运行时，操作系统知道如何使用这个映像重新创建进程
* `进程（Process）` - 内存中运行的程序

当进程开始运行时，它会从父进程继承`用户ID（user-id）`和`组ID（group-id）`。这个信息控制进程的访问级别。你可以使用[setuid](/linux-an-quan/overview/file.md#setuid-bit)或[setgid](/linux-an-quan/overview/file.md#setgid-bit)来启用进程继承文件所有者权限。

### 进程属性

![](https://drawings.jvns.ca/drawings/process.png)

每个进程都有以下属性：

* 唯一标识符，称为进程ID或`pid`
* 指向生成它的父进程的链接

有一个特殊的根父进程称为`init`，它通常有`pid` 1。`init`的`ppid`是0（传统上意味着它没有父进程）。`pid` 0对应内核调度器，它不是用户进程。

> `systemd`现在正在Linux上取代`init`，它解决了`init`的一些问题并且整体更稳定，更多内容请参见[这里](https://www.tecmint.com/systemd-replaces-init-in-linux/)

### 进程生命周期

UNIX中进程工作有一个通用模式：

1. 通过克隆现有父进程创建新的子进程 [fork()](https://man7.org/linux/man-pages/man2/fork.2.html)
2. 这个新的子进程调用[exec()](https://man7.org/linux/man-pages/man3/exec.3.html)来替换子进程中运行的父进程，用子进程想要运行的进程
3. 子进程调用[exit()](https://man7.org/linux/man-pages/man3/exit.3.html)来终止自己；它只传递退出码；`0`表示成功，其他都是错误码
4. 父进程需要调用[wait()](https://man7.org/linux/man-pages/man2/waitid.2.html)系统调用来获取这个退出码

这个周期为每个生成的进程重复。

![](/files/MIpemak4KeTGMikmuy8t)

这里有一些可能出错的情况：

* 如果父进程不调用`wait()`怎么办？这会导致`僵尸进程`（zombie process）- 这是一个资源泄漏，因为操作系统在退出码被父进程消费之前无法清理进程
* 如果父进程在子进程之前死亡怎么办？这会导致`孤儿进程`（orphan process）；`孤儿进程`被`init`进程（特殊的根父进程）收养，然后等待子进程完成

父进程如何从子进程获取额外信息？使用退出码是不可能的。但是，有其他方法可以进行[进程间通信](/linux-an-quan/overview/inter-process-communication.md)。

### 进程状态

进程可以处于以下几种状态：

* **运行（Running）**: 正在CPU上执行
* **就绪（Ready）**: 等待CPU执行
* **阻塞（Blocked）**: 等待某个事件（如I/O操作）
* **僵尸（Zombie）**: 已终止但父进程尚未调用`wait()`
* **孤儿（Orphan）**: 父进程已终止，被`init`进程收养

### 进程管理命令

```bash
# 查看当前进程
$ ps
$ ps aux      # 详细信息
$ ps -ef      # 完整格式

# 查看进程树
$ pstree

# 动态查看进程
$ top
$ htop        # 更友好的界面

# 终止进程
$ kill <pid>          # 正常终止
$ kill -9 <pid>       # 强制终止
$ killall <name>      # 按名称终止

# 后台运行进程
$ command &
$ nohup command &     # 忽略挂断信号

# 查看进程详细信息
$ /proc/<pid>/status
$ /proc/<pid>/cmdline
```

### 进程优先级

```bash
# 查看进程优先级
$ top

# 更改进程优先级
$ renice -n 10 -p <pid>    # 降低优先级
$ renice -n -5 -p <pid>    # 提高优先级

# 以特定优先级启动进程
$ nice -n 10 command        # 低优先级
$ nice -n -5 command       # 高优先级
```

## 参考资料

* [How Unix Works: Become a Better Software Engineer](https://neilkakkar.com/unix.html) - 深入了解UNIX工作原理
* [Linux Process Management](https://linuxconfig.org/linux-process-management) - Linux进程管理指南
* [Understanding Linux Processes](https://www.baeldung.com/linux/understanding-processes) - 理解Linux进程


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