一、 進程創建： Unix 下的進程創建很特別，與許多其他操作系統不同，它分兩步操作來創建和執行進程： fork() 和 exec() 。首先，fork() 通過拷貝當前進程創建一個子進程；然後，exec() 函數負責讀取可執行文件並將其載入地址空間開始運行。 1、fork() ：kernel/fo ...
一、 進程創建：
Unix 下的進程創建很特別，與許多其他操作系統不同，它分兩步操作來創建和執行進程： fork() 和 exec() 。首先，fork() 通過拷貝當前進程創建一個子進程；然後，exec() 函數負責讀取可執行文件並將其載入地址空間開始運行。
1、fork() ：kernel/fork.c
在Linux系統中，通過調用fork()來創建一個進程。調用 fork() 的進程稱為父進程，新產生的進程稱為子進程。在該調用結束時，在返回點這個相同的位子上，父進程恢復執行，子進程開始執行。fork()系統調用從內核返回兩次：一次返回到父進程，另一次返回到新產生的子進程。使用fork()創建新進程的流程如下：
1）fork() 調用clone；
2）clone() 調用 do_fork()；
3）do_fork() 調用 copy_process() 函數，copy_process() 函數將完成第 4-11 步；
4）調用 dup_task_struct() 為新進程創建一個內核棧、thread_info結構和task_struct，這些值與當前進程的值相同；
5）檢查並確保新創建這個子進程後，當前用戶所擁有的進程數目沒有超出給它分配的資源的限制；
6）清理子進程進程描述符中的一些成員（清零或初始化，如PID），以使得子進程與父進程區別開來；
7）將子進程的狀態設置為 TASK_UNINTERRUPTIBLE，保證它不會投入運行；
8）調用 copy_flags() 以更新 task_struct 的 flags 成員；
9）調用 alloc_pid() 為新進程分配一個有效的 PID；
10）根據傳遞給clone() 的參數標誌，copy_process() 拷貝或共用打開的文件、文件系統信息、信號處理函數、進程地址空間和命名空間等；
11）做一些掃尾工作並返回一個指向子進程的指針。
12）回到 do_fork() 函數，如果 copy_process() 函數成功返回，新創建的子進程將被喚醒並讓其投入運行。
下麵用一段簡單的代碼演示一下 fork() 函數：
1 #include <unistd.h> 2 #include <stdio.h> 3 4 int main(){ 5 pid_t fpid; 6 int count= 0; 7 fpid = fork(); // fpid 為fork()的返回值 8 if(fpid < 0){ // 當fork()的返回值為負值時，表明調用 fork() 出錯 9 printf("error in fork!"); 10 } 11 else if(fpid == 0){ // fork() 返回值為0，表明該進程是子進程 12 printf("this is a child process, the process id is %d\n",getpid()); 13 count++; 14 } 15 else{ // fork() 返回值大於0，表明該進程是父進程，這時返回值其實是子進程的PID 16 printf("this is a father process, the process id is %d\n",getpid()); 17 count++; 18 } 19 printf("計數 %d 次\n",count); 20 return 0; 21 }
輸出結果：
可以看到，調用 fork() 函數後，原本只有一個進程，變成了兩個進程。這兩個進程除了 fpid 的值不同外幾乎完全相同，它們都繼續執行接下來的程式。由於 fpid 的值不同，因此會進入不同的判斷語句，這也是為什麼兩個結果有不同之處的原因。另外，可以看到，父進程的 PID 剛好比子進程的 PID 小1。 fork() 的返回值有以下三種：
a）在父進程中，fork() 返回新創建子進程的 PID；
b）在子進程中，fork() 返回0；
c）如果 fork() 調用出錯，則返回負值
2、exec() ：fs/exec.c （源程式 exec.c 實現對二進位可執行文件和 shell 腳本文件的載入與執行）
通常，創建新的進程都是為了立即執行新的、不同的程式，而接著調用 exec() 這組函數就可以創建新的地址空間，並把新的程式載入其中。
exec() 並不是一個函數，而是一個函數簇，一共包含六個函數，分別為： execl、execlp、execle、execv、execvp、execve，定義如下：
#include <unistd.h> int execl(const char *path, const char *arg, ...); int execlp(const char *file, const char *arg, ...); int execle(const char *path, const char *arg, ..., char *const envp[]); int execv(const char *path, char *const argv[]); int execvp(const char *file, char *const argv[]); int execve(const char *path, char *const argv[], char *const envp[]);
這六個函數的功能其實差不多，只是接受的參數不同。exec() 函數的參數主要有3個部分：執行文件部分、命令參數部分和環境變數部分：
1）執行文件部分：也就是函數中的 path 部分，該部分指出了可執行文件的查找方式。其中 execl、execle、execv、execve的查找方式都是使用的絕對路徑，而 execlp和execvp則可以只給出文件名進行查找，系統會從環境變數 "$PATH"中查找相應的路徑；
2）命令參數部分：也就是函數中的 file 部分，該部分指出了參數的傳遞方式以及要傳遞哪些參數。這裡，"l"結尾的函數表示使用逐個列舉的方式傳遞參數；"v"結尾的表示將所有參數整體構造成一個指針數組進行傳遞，然後將該數組的首地址當做參數傳遞給它，數組中的最後一個指針要求為 NULL；
3）環境變數部分：exec() 函數簇使用了系統預設的環境變數，也可以傳入指定的環境變數。其中 execle 和execve 這兩個函數就可以在 envp[] 中指定當前進程所使用的環境變數。
· 當 exec() 執行成功時，exec() 函數會取代執行它的進程，此時，exec() 函數沒有返回值，進程結束。當 exec() 函數執行失敗時，將返回失敗信息（返回 -1），進程繼續執行後面的代碼。
通常，exec() 會放在 fork() 函數的子進程部分，來替代子進程繼續執行，exec() 執行成功後子進程就會消失，但是執行失敗的話，就必須要使用 exit() 函數來讓子進程退出。下麵用一段簡單的代碼來演示一下 exec() 函數簇中的一個函數的用法，其餘的參考：https://www.cnblogs.com/dongguolei/p/8098181.html
1 #include <unistd.h> 2 #include <stdio.h> 3 #include <errno.h> 4 #include <string.h> 5 6 int main(){ 7 int childpid; 8 pid_t fpid; 9 fpid = fork(); 10 if(fpid == 0){ // 子進程 11 char *execv_str[] = {"ps","aux",NULL}; // 指令：ps aux 查看系統中所有進程 12 if( execv("/usr/bin/ps",execv_str) < 0 ){ 13 perror("error on exec\n"); 14 exit(0); 15 } 16 } 17 else{ 18 wait(&childpid); 19 printf("execv done\n"); 20 } 21 }
在這個程式中，使用 fork() 創建了一個子進程，隨後立即調用 exec() 函數簇中的 execv() 函數，execv() 函數執行了一條指令，顯示當前系統中所有的進程，結果如下（進程有很多，這裡只截了一部分）：
註意看最後兩個進程，分別是父進程和調用 fork() 後創建的子進程。
二、進程終結
進程被創建後，最終要終結。當一個進程終結時，內核必須釋放它所占有的資源，並把這一消息告訴其父進程。系統通過 exit() 系統調用來處理終止和退出進程的相關工作，而大部分工作則由 do_exit() 來完成 （kernel/exit.c）：
1）將task_struct 中的標誌成員設置為 PF_EXITING；
2）調用 del_timer_sync() 刪除任一內核定時器，以確保沒有定時器在排隊，也沒有定時器處理程式在運行；
3）調用 exit_mm() 函數釋放進程占用的 mm_struct，如果沒有別的進程使用它們（地址空間被共用），就徹底釋放它們；
4）調用 sem__exit() 函數，如果進程排隊等候 IPC 信號，它則離開隊列；
5）調用 exit_files() 和 exit_fs()，以分別遞減文件描述符、文件系統數據的引用計數，若其中某個引用計數的值降至零，則表示沒有進程使用相應的資源，可以釋放掉進程占用的文件描述符、文件系統資源；
6）把 task_struct 的 exit_code 成員設置為進程的返回值；
7）調用 exit_notify() 向父進程發送信號，並把進程狀態設置為 EXIT_ZOMBIE；
8）調用 schedule() 切換到新的進程，繼續執行。由於 EXIT_ZOMBIE 狀態的進程不會被再調度，所以這是進程所執行的最後一段代碼， do_exit() 沒有返回值。
至此，與進程相關聯的所有資源都被釋放掉了，進程不可運行並處於 EXIT_ZOMBIE 退出狀態。此時，進程本身所占用的記憶體還沒有釋放，如內核棧、thread_info 結構和 task_struct 結構等，它存在的意義是向父進程提供信息，當父進程收到信息後，或者通知內核那是無關的信息後，進程所持有的剩餘的記憶體將被釋放。父進程可以通過 wait4() 系統調用查詢子進程是否終結，這其實使得進程擁有了等待特定進程執行完畢的能力。
系統通過調用 release_task() 來釋放進程描述符。
