1. 进程基础概念

进程的定义：进程是操作系统中的一次执行过程，它是操作系统进行资源分配和调度的最小单位。

进程的核心特征

1.动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的；

2.并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行；

3.独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统分配资源和调度的独立单位。

4.异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程各自独立、不可预知的速度向前执行。

进程的组成

进程是由三个部分组成的，分别为控制块（PCB）、文本段、数据段；

进程控制块：PCB是操作系统用于管理和控制进程的核心数据结构，每个进程在内存中都有唯一的PCB，他记录着进程的所有关键信息（进程识别信息、状态信息、内存管理信息、资源占用信息等），是操作系统感知进程存在的依据；

文本段：是进程中存储可执行指令的内存区域，即程序编译后生成的机器码；

数据段：是用于存储进程运行过程中需要的数据；根据数据“初始化状态”和“可修改性”，可分为初始化数据段、未初始化数据段、堆、栈。

虚拟地址和物理地址的映射关系

在计算机系统中，程序（进程）看到的地址是虚拟地址，而数据真正存放在内存条（RAM）上的地址是物理地址。它们之间的映射关系是由操作系统和CPU的内存管理单元（MMU）共同协作完成的。

进程的状态

运行态（R）：正在cpu执行或者等待调度；

可中断睡眠态（S）：等待事件（如I/O），可被信号唤醒；

不可中断睡眠态(D): 等待关键硬件操作，不能被信号中断；

停止态（T）：收到SIGSTOP信号暂停；

僵尸态（Z）：进程终止，但PCB未被父进程回收；

死亡态（X）：资源已释放（瞬间状态）。

特殊进程PID

0号进程：系统启动的第一个进程，负责空闲CPU调度。

1号进程：负责系统初始化、启动服务、回收孤儿进程。

2号进程：负责内核线程调度。

2. 多进程核心函数

进程号获取

getpid() : 获取当前进程PID。

getppid(): 获取父进程PID。

进程终止

exit：标准库函数，会刷新缓冲区，执行清理函数，然后终止。

_exit: 系统调用，立即终止，不刷新缓冲区。

资源回收(解决僵尸进程)

wait(int*wstatus): 父进程阻塞等待任意一个子进程结束，并回收资源。

状态解析宏：

WIFEXITED(wstatus): 判断是否正常终止。

WEXITSATUS(wstatus): 获取退出码。

WIFSIGNALED(wstatus): 判断是否被信号杀死。

waitpid(pid_t pid,int*wstatus,int options): 更灵活的回收函数

pid>0:等待指定PID的子进程。

options = WNOHANG:非阻塞等待。

3. 特殊进程

1.孤儿进程

定义：：父进程先于子进程终止，子进程被1号进程（init）收养。

产生原因：父进程意外崩溃、被强制终止（kill -9）或主动退出。

特点：正常运行，完成任务后能正常终止。

影响：无负面影响，是系统正常机制，避免了“无主进程”。

2.僵尸进程

1.定义： 子进程先终止，但父进程未调用 wait()/waitpid() 回收其 PCB，导致进程状态变为 Z。

2.影响：PCB (包含 PID) 占用内存资源，大量僵尸进程会耗尽 PID 资源，导致无法创建新进程。

3.处理：<1>父进程调用 wait() 或 waitpid()

<2>kill -9 无法杀死僵尸（因为它已死）。只能终止父进程，让僵尸被 1 号进程收养，由 1 号进程自动回收。

3.守护进程

1.定义：运行在后台的特殊进程，独立于控制终端，用于提供系统服务或执行周期性任务

2.特点：父进程为1号进程

             无法控制终端

             运行目录通常为 /, 文件描述符重定向到/dev/null。

3.创建流程：

1. 父进程 fork() 后退出，子进程成为孤儿进程（被 1 号收养）。
2. 子进程调用 setsid() 创建新会话，脱离原终端。
3. chdir("/") 改变工作目录。
4. umask(0) 修改文件掩码。
5. 关闭从父进程继承的文件描述符。
6. 重定向标准输入/输出/错误到 /dev/null。