在操作系统的世界里，进程是核心的“角色”。它如同现代社会中的“社交达人”，负责沟通与协作，为系统的高效运转提供动力。本文将以拟人化的视角，从进程的基本概念到其实现与操作，带你逐步了解这个神奇的世界。
1. 进程简介
进程是程序的一次运行活动，不仅包括代码本身，还涉及程序运行时所需的资源（如内存、文件句柄、CPU时间等）。总结来说，进程 = 内核数据结构对象 + 自己的代码和数据。
运行一个程序，操作系统会使用一个struct结构体对该程序进行描述，结构体中记录有该进程的一系列信息，该结构体就是该进程的内核数据结构对象，程序在执行时，内存会从磁盘上将代码和数据拷贝到内存中，这部分就是自己的代码和数据。
（1）进程的基本概念
（2）进程的基本操作
1. 创建进程：通过系统调用（如`fork`）生成新的进程。
2. 查看进程：使用工具（如`ps`、`top`）获取系统中所有活跃进程的信息。
3. 终止进程：通过信号或系统调用（如`kill`）结束一个进程。
2. 进程的“身份证”：PCB与task_struct
2.1 描述进程的PCB（Process Control Block）
进程控制块（PCB）是操作系统中用于描述进程的关键数据结构。它如同进程的“身份证”，记录了进程的核心信息，包括：
- 进程标识符（PID）：唯一编号，便于区分不同进程。
- 进程状态：运行、等待、就绪等。
- CPU寄存器内容：记录进程切换时的上下文信息。
- 内存地址：进程代码段、数据段、堆栈段的位置。
PCB就是上面介绍的内核数据结构对象：
我们通过 PCB 结构体来描述进程的代码和数据，该结构体中包含指针以将各个进程连接起来。因此，进程的管理就变成了对进程链表的增、删、查、改操作。
比喻：
PCB是进程的档案袋，里面装满了进程的身份信息和工作记录。
2.2 Linux中的task_struct
在Linux中描述进程的结构体叫做task_struct，用来管理进程的核心数据结构。它包含了与进程相关的所有信息：
- 进程ID
- 进程状态
- 优先级
- 内存信息
- 打开的文件描述符表进程的所有属性都可以直接或间接通过tast_struct找到。
通过内核源码，可以查看task_struct定义：
struct task_struct {
pid_t pid; // 进程ID
long state; // 进程状态
struct mm_struct *mm; // 内存信息
struct files_struct *files; // 打开的文件信息
...
};比喻：
如果PCB是进程的档案袋，`task_struct`就是袋子里的详细内容。
在linux中task_struct就是内核数据结构对象：
3. 通过系统调用获取进程标识符
我们执行的所有指令、工具、自己的程序，运行起来全部都是进程。
3.1 getpid()
getpid是 Linux 中的一个系统调用，用于获取当前进程的进程 ID (PID)
3.2 getppid()
getppid用于获取当前进程父进程ID (PPID)
运行程序
我们通过 ps ajx | head -1 && ps ajx | grep 17787 | grep -v grep 查看父进程
发现父进程是一个bash（命令行解释器），所以说bash也是一个进程。
4. 如何查看进程？操作系统的“监控器”
查看进程是操作系统管理的重要环节。在Linux中，可以使用多种工具查看和监控进程：
- `ps`命令：列出系统中所有运行的进程。
- `top`命令：动态显示进程的实时运行状态。
- `htop`工具：功能强大的交互式进程管理工具。
4.1 ps命令
（1）ps axj命令用于显示当前所有正在运行的进程的详细信息。下面是其中一部分的截图
（2）ps axj | grep process查看指定进程
当myprocess程序正在运行时：
grep也是一个进程，因此显示两个进程。
显示进程信息第一行
; 和 && 都用于在同一行中分隔多个命令。
不同点在于使用'; '，shell 会按照从左到右的顺序依次执行这些命令，无论前一个命令执行成功（返回状态码为 0）还是失败（返回非零状态码），后续命令都会继续执行。
而 && 存在逻辑判断机制。shell 会按顺序执行命令，只有当前一个命令成功执行（返回状态码为 0）时，才会继续执行后续命令。
（3）隐藏grep进程
4.2 ls命令
ls /proc同样可以用来查看进程，proc目录里记录当前系统里所有进程的信息，每一个数字目录代表特定进程的pid，内容包含该进程在运行时的的动态属性，一旦退出该目录会被系统自动移除
当下面程序运行时：
我们可以通过pid查到该进程
杀死该进程后则无法查到
4.3 杀掉进程
（1）ctrl + c
（2）kill -9 pid
4.4 查看进程的属性
ls /proc/pid
（1）cwd是当前目录，这说明进程会记录下自己的当前路径。
我们在文件中使用fopen，在运行程序可以发现，当前目录下新建了一个文件hello.txt
使用chdir改变文件所在目录
文件被创建在了指定路径下
查看进程属性可以发现，进程所在目录为我们所指定目录
（2）exe是进程所对应的可执行文件
我们将这个文件删除 ，如果程序正在运行中，则程序不会终止，因为我们删除的是磁盘上对应的文件，而进程启动时，该进程的拷贝已经到内存了、
此时我们再来查当前进程的属性：
5. 通过系统调用创建进程-fork初识
`fork`是Linux中创建新进程的核心系统调用。它通过复制当前进程，生成一个新的子进程。
5.1 fork用来创建一个子进程
开始只有一个进程，通过fork创建后会有两个进程，并且这两个进程都会执行fork之后的代码
为什么两个进程都会执行之后的代码呢，通常是因为子进程会复制父进程的进程控制块（PCB），并且它们的大多数值是相同的。因此，父进程和子进程都会访问到相同的数据和代码段，导致它们都可以执行之后的代码。此时子进程没有自己的数据和代码，因为目前没有程序新加载。
5.2 fork的返回值
如果调用成果，子进程的ID作为返回值返回给父进程（这是一个整数），0 返回给子进程。调用失败-1被返回在父进程中。
5.3 父子执行不同代码
- 为什么fork给父子进程各自返回不同的返回值呢？
这是因为父 : 子 = 1 ：n，意思是一个父进程可以有多个子进程，所以要给父进程返回子进程的id来区分不同的子进程，方便对子进程进行管理。
- 为什么一个变量，既等于0，又大于0，同时满足if和else
首先进程是独立的，一个进程的消失不影响其它进程，如果父子一方修改了数据，OS（操作系统）会把修改的数据子啊底层拷贝一份，让目标进程修改这个拷贝，这就是写时拷贝。
下面的结果可以看到，子进程的gval和父进程的gval是不一样的
比喻：
`fork`就像细胞分裂，原来的细胞（父进程）会分裂出一个新的细胞（子进程）。