linux-创建第一个进程

进程是资源管理的最小单位，线程是程序执行的最小单位。进程管理着资源（比如说CPU，主存，文件等），而将线程分配到某个CPU上执行。在操作系统设计上，从进程到线程，最主要目的是更好地支持多CPU系统和减小上下文切换的开销。

进程的状态

系统为了充分利用资源，对进程区分了不同的状态，为“新建、运行、阻塞、就绪和完成”：

• 新建：进程正在被创建
• 运行：进程正在运行
• 阻塞：进程正在等待某一事件发生
• 就绪：系统正在等待CPU来执行命令
• 完成：进程已经结束，系统正在回收资源

CPU按时间片分配给各个进程使用，每个进程都有自己的运行环境以使得在CPU做进程切换（上下文切换）时不会“忘记”该进程已计算了一部分的“半成品”。从DOS的概念讲，进程的切换都是一次“DOS中断”处理过程，包括三个层次 ：
1）用户数据的保存：包括正文段（TEXT）、数据段（DATA，BSS）、栈段（STACK）、共享内存段（SHARED MEMORY）的保存
2）寄存器数据的保存：包括PC（指向下一条指令地址），PSW（处理机状态字），SP（栈指针），PCBP（进程控制块指针），FP（指向栈中一个函数的local变量的首地址），AP（指向栈中函数调用的实参位置），ISP（中断栈指针）以及其他的通用寄存器等
3）系统层次的保存：包括proc，u，虚拟存储空间管理表格，中断处理栈。以便于该进程再一次得到CPU时间片时能正常运行。

常用的多进程编程的系统调用

创建一个新的进程
#include 
#include 
pid_t fork();

调用产生一个新的进程，叫“子进程”，是调用进程的一个复制品。调用进程叫“父进程”，子进程继承了父进程几乎所有属性。
子进程是对父进程的一个拷贝。

进程：

• 代码段（程序代码）
• 堆栈段（局部变量、函数返回地址、函数参数）
• 数据段（全局变量、常数）

在linux中，系统调用fork后，内核为完成系统调用fork要进行几步操作：

1. 为新进程在进程表中分配一个表项。系统对一个普通用户可以同时运行的进程数是有限的，对超级用户没有该限制，但是不能超过进程表的最大表项的数目。
2. 给子进程一个唯一的进程标识号（PID）。该进程标识号其实就是该表项在进程表中的索引。
3. 复制一个父进程的进程表项的副本给子进程。内核初始化子进程的进程表项时，是从父进程处拷贝的。所以子进程拥有与父进程一样的uid、当前目录、当前根、用户文件描述符等。
4. 把与父进程相连的文件表和索引节点表的引用数加1.这些文件自动地与该子进程相连。
5. 内核为子进程创建用户级上下文。内核为子进程的代码段分配内存，并复制父进程的区内容，生成的是进程的静态部分。
6. 生成进程的动态部分，然后对父进程返回子进程的pid，对子进程返回0.

简单说，fork()调用成功后，分别返回两个整数——对父进程返回>0的整数，对子进程返回0.

举个例子：

#include 
#include 
#include 
#include  // exit()
int main()
{
    pid_t pid; // 进程号
    char *message;
    int n;

    printf("fork program starting\n");
    pid = fork(); // <==> pid_t fork(void) 包含在头文件和中
    switch(pid) // 进程会根据pid不同，有选择地执行各自的代码
    {
        case -1:
            perror("fork failed");
            exit(1);
        case 0: // fork函数返回新进程的pid，新进程为0（即子进程）
            message = "This is the childprocess";
            n = 5;
            break;
        default:
            message = "This is the parentprocess";
            n = 3;
            break;
    }

    for(; n>0; n--){
        puts(message);;
        sleep(1);
    }
    exit(0);
}

执行效果如下：

父进程先于子进程结束

可以看到多了两个由文件"process1_fork"创建的进程

下面是这个程序在执行过程中的示意图：

父进程和子进程的执行的代码都和process1_fork.c中代码一致，但是fork根据不同进程返回不同的PID，其实父子进程的实际有效代码部分是不同的：

换句话说就是，进程会根据PID的不同，有选择地执行各自的代码。