Linux进程管理：从基础到实战
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。
目录
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()十一、课后练习建议
- 使用
ps命令查找当前运行的所有bash进程。 - 写一个 Shell 脚本，在后台运行多个
sleep命令，并使用jobs查看它们的状态。 - 编写一个 C 程序，使用
fork()创建两个子进程，分别打印不同的信息。 - 尝试使用
nice和renice修改某个进程的优先级。