在 Linux 系统编程中，进程（Process） 是操作系统进行资源分配和调度的基本单位。理解进程的概念是掌握系统编程、多任务处理、并发编程的基础。

一、什么是进程？

定义：

二、进程的生命周期

示例：查看当前系统中的进程

三、进程的状态（STAT）

四、进程的父子关系与进程树

示例：查看进程树

关键概念：

五、进程标识符（PID 和 PPID）

示例：查看当前 shell 的 PID 和 PPID

六、前台进程与后台进程

示例：将进程放入后台运行

七、进程的优先级（Nice 值）

查看 nice 值：

设置 nice 值启动进程：

修改已有进程的 nice 值：

八、进程相关的系统调用（C语言接口）

九、第一个 C 程序：演示 fork() 创建进程

示例代码：process_example.c

编译并运行：

十、总结知识点图解（知识树状图）

十一、课后练习建议

一、什么是进程？

定义：

进程是一个程序的执行实例，包括：

程序代码（Text Segment）
当前活动（如寄存器的状态、程序计数器等）
数据段（Data Segment）
堆栈（Stack）
打开的文件、信号处理函数等资源

简单来说：一个正在运行的程序就是一个进程。

二、进程的生命周期

一个进程从创建到终止，会经历以下几个阶段：

+-------------------+
|     创建进程      |   fork()
+-------------------+|v
+-------------------+
|    运行/就绪状态  |
+-------------------+|v
+-------------------+
| 阻塞（等待I/O等） |
+-------------------+|v
+-------------------+
|     终止或退出    | exit(), _exit()
+-------------------+

示例：查看当前系统中的进程

ps aux

输出示例（简化）：

USER       PID %CPU %MEM    VSZ   RSS TTY      STAT START   TIME COMMAND
root         1  0.0  0.2 168944  9348 ?        Ss   09:00   0:01 /sbin/init
user1     1234  0.1  0.5 500000 20000 ?        Sl   09:10   0:02 /usr/bin/vim

各列含义简要说明：

列名	含义
USER	进程所有者
PID	进程 ID
%CPU	占用 CPU 百分比
%MEM	占用内存百分比
VSZ	虚拟内存使用量（KB）
RSS	实际物理内存使用量（KB）
TTY	控制终端
STAT	进程状态
START	进程启动时间
TIME	占用 CPU 时间总和
COMMAND	启动命令

三、进程的状态（STAT）

Linux 中进程常见的状态有以下几种：

状态字符	含义
R (Running)	正在运行或准备运行
S (Sleeping)	可中断的睡眠状态（等待某事件）
D (Disk Sleep)	不可中断的睡眠（通常在 I/O）
Z (Zombie)	僵尸进程（已结束但未被回收）
T (Stopped)	被停止（如收到 SIGSTOP）
X (Dead)	已死亡（不会出现在 ps 中）

四、进程的父子关系与进程树

每个进程都有一个父进程（除了 init/systemd），通过 fork() 创建子进程。

示例：查看进程树

pstree

输出示例：

systemd─┬─NetworkManager───2*[{NetworkManager}]├─login───bash└─sshd───bash───vim

关键概念：

父进程（Parent Process）：创建其他进程的进程。
子进程（Child Process）：由父进程创建的进程。
僵尸进程（Zombie Process）：子进程结束后，父进程没有调用 wait() 或 waitpid() 获取其退出状态，该子进程变成僵尸进程。
孤儿进程（Orphan Process）：父进程先于子进程结束，子进程成为孤儿进程，由 init（PID=1）接管。

五、进程标识符（PID 和 PPID）

PID（Process ID）：进程的唯一标识号。
PPID（Parent Process ID）：父进程的 PID。

示例：查看当前 shell 的 PID 和 PPID

echo "Current PID: $$"
echo "Parent PID: $PPID"

输出示例：

Current PID: 12345
Parent PID: 11111

你也可以使用 ps 查看详细信息：

ps -p 12345 -o pid,ppid,comm

六、前台进程与后台进程

前台进程：占用终端，用户可以直接交互。
后台进程：不占用终端，通常用于长时间运行的任务。

示例：将进程放入后台运行

sleep 100 &   # 在后台运行

查看后台进程：

jobs

七、进程的优先级（Nice 值）

Linux 使用 nice 值 来控制进程的优先级，默认值为 0，范围为 -20（最高优先级）到 19（最低优先级）。

查看 nice 值：

ps -l

设置 nice 值启动进程：

nice -n 10 sleep 100 &

修改已有进程的 nice 值：

renice 5 -p 12345

八、进程相关的系统调用（C语言接口）

这些是 Linux 编程中最常用的系统调用：

系统调用	功能描述
`fork()`	创建子进程
`exec()` 系列	替换当前进程为新程序
`wait()`	等待子进程结束
`exit()`	终止当前进程
`getpid()`	获取当前进程的 PID
`getppid()`	获取父进程的 PID

九、第一个 C 程序：演示 fork() 创建进程

示例代码：`process_example.c`

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>int main() {pid_t pid;printf("Before fork: This is the parent process (PID: %d)\n", getpid());pid = fork();  // 创建子进程if (pid < 0) {fprintf(stderr, "Fork failed\n");return 1;} else if (pid == 0) {// 子进程printf("This is the child process (PID: %d), Parent PID: %d\n", getpid(), getppid());} else {// 父进程printf("This is the parent process again (PID: %d), Child PID: %d\n", getpid(), pid);}return 0;
}

编译并运行：

gcc process_example.c -o process_example
./process_example

输出示例（顺序可能不同）：

Before fork: This is the parent process (PID: 12345)
This is the parent process again (PID: 12345), Child PID: 12346
This is the child process (PID: 12346), Parent PID: 1

注意：由于父进程和子进程是并发执行的，所以输出顺序可能不确定。

十、总结知识点图解（知识树状图）

进程的概念
│
├── 什么是进程？
│   ├── 程序的执行实例
│   └── 包含代码、数据、堆栈、资源等
│
├── 进程生命周期
│   ├── 创建 → 运行 → 阻塞 → 终止
│   └── fork(), exec(), exit()
│
├── 进程状态（STAT）
│   ├── R/S/D/Z/T/X
│
├── 进程关系与进程树
│   ├── 父进程与子进程
│   ├── 僵尸进程 vs 孤儿进程
│   └── pstree 命令查看树结构
│
├── 进程标识符
│   ├── PID（当前进程ID）
│   └── PPID（父进程ID）
│
├── 前台进程 vs 后台进程
│   ├── jobs, &, fg, bg
│
├── 进程优先级（nice）
│   ├── nice, renice 命令
│
└── 进程相关系统调用（C语言）├── fork()├── exec()├── wait()├── exit()├── getpid()└── getppid()