Linux 进程标识符 PID 用于唯一标识进程。通过 ps 命令可查看所有进程，kill 命令可终止进程。fork 系统调用创建子进程，父子进程共享代码段，数据段采用写时拷贝技术保证独立性。调度器决定进程运行顺序，支持并发执行。Bash 执行命令时隐式调用 fork 创建子进程。理解这些机制有助于掌握操作系统多任务管理。
每个进程都有一个唯一的进程标识符（PID），用于在系统中唯一标识该进程。
在 Linux 中，可以通过 ps 命令查看进程的 PID。
命令：ps
选项：ajx 等
ps -ef # 显示所有进程的详细信息
ps aux # 显示所有用户的所有进程，重在用户
# 我们一般上使用 ps ajx 查看系统内所有的进程
ps ajx # 查看系统内所有的进程 ./proc # 以运行 proc 进程为例
ps ajx | head -1 && ps ajx | grep proc
ps ajx | head -1 && ps ajx | grep proc | grep -v grep
隐藏掉 grep 关键字的命令：ps ajx | head -1 && ps ajx | grep proc | grep -v grep
&& 表示左边的命令执行完，紧接着执行右边的命令。左边的命令执行成功，右边的命令也要执行成功。ps ajx | head -1 && ps ajx | grep proc 该命令得到的结果会同时显示 proc 进程和 grep 进程。
ps ajx | head -1 && ps ajx | grep proc | grep -v grep
-v 选项配合管道，在已有的结果中反向匹配 grep，可以隐藏掉 grep 关键字。命令：kill [选项] PID
常用选项：-9
功能：
kill PID 是温柔的杀掉这个进程。kill -9 PID 向指定 PID 的某个进程发送 9 信号，暴力的杀掉这个进程。演示：
kill -9 760776 # 强制终止 PID 为 760776 的进程
当使用不带 -9 选项的 kill PID 命令时，默认会向目标进程发送 SIGTERM 信号（信号编号为 15）。与 kill -9（发送 SIGKILL 信号）的强制终止不同，SIGTERM 是一种更友好的终止方式。
kill PID（默认发送 SIGTERM）的行为：
kill -9 强制终止。kill -9 PID（发送 SIGKILL）的行为：
使用建议：
kill PID（SIGTERM）：给进程机会优雅退出，避免数据丢失或资源泄漏。kill -9（SIGKILL）：例如进程完全卡死、僵尸进程或恶意进程等情况。扩展知识：
kill -l通过合理选择信号，可以更安全地管理系统进程。
Linux 操作系统中，描述系统进程的 task_struct 是用双向链表组织的。
ps ajx 的本质作用，相当于遍历 task_struct 的链表，拿到所有进程的相关属性，打印出来，供我们查看 PID。操作系统不相信任何用户，不能让用户通过 task_struct.pid 的方式通过结构体直接访问 PID。因此操作系统一定对外提供了系统调用接口，供用户访问 task_struct 内描述进程的相关属性。
在 Linux 中，可通过系统 getpid() 或 getppid() 调用获取进程的 PID：
pid_t getpid()：获取当前进程的 PID。pid_t getppid()：获取父进程的 PID。typedef int pid_tgetpid 代码演示
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main() {
pid_t pid = getpid();
pid_t ppid = getppid();
// pid_t 本质是有符号整数
while(1) {
printf("I am a process, my ID is %d, my parent ID is %d\n", pid, ppid);
sleep(1);
}
}
我们可以手动将 ps ajx 配合 grep 命令，制作一个系统内进程监控脚本，监控系统内进程的信息。
while :; do
ps axj | head -1 ;
ps ajx | grep proc | grep -v grep | grep -v .vscode;
sleep 1;
done
sleep 1：每秒执行一次。ps axj | head -1 ; ps ajx | grep proc | grep -v grep | grep -v .vscode：过滤我们的 proc 进程，不显示 grep 命令本身的进程和 .vscode 远程连接的进程。保存后，为当前文件增加执行权限后并执行：
chmod u+x monitor.sh # 增加执行权限
bash monitor.sh # 执行脚本
可以看到：
观察以下现象，注意 proc 进程的 PID。
我们来查看 PID 为 761739 的进程：
ps ajx | head -1 && ps ajx | grep 761739
Bash（命令行解释器）本身是一个进程，用户执行的命令（如 ls、./a.out 等）均为 Bash 的子进程。Bash 的 PID 在单次登录会话中固定，但重新登录后会变化。
我们在命令行解释器 bash 中，执行的所有指令（包括命令和./执行的程序）的父进程，就是 bash 本身。
./操作执行程序或者命令时，就是操作系统为我们创建了一个进程，在操作系统上运行。
父子进程关系特点：
以上我们介绍了获取父子进程 PID 相关的知识，那么我们用户可否创建一个进程呢？
我们目前已知的创建进程的方式：
./exe 操作，执行程序或者执行命令时，就是操作系统为我们创建了一个进程，在操作系统上运行。这是指令级别创建进程。这种方式是我们手动创建进程，那么可否在程序运行时创建进程呢？
Linux 内核为我们提供了系统调用 fork()，用于为当前进程创建一个子进程。这是代码级别创建进程。
fork 是 Linux 中创建子进程的核心系统调用，可以在程序运行时创建进程，其独特的行为常引发初学者的困惑。
使用 man 手册查看 fork 函数的用法
man 2 fork
函数名和功能：fork
头文件：<sys/types.h> 和 <unistd.h>
参数类型：void 无需传参
返回值：类型为 pid_t，这里 pid_t 是 int 的类型别名。typedef int pid_t
根据文档介绍，
fork 的简单使用：
int main() {
printf("before: only one line\n");
fork();
printf("after: only one line\n");
sleep(1);
}
这里我们不免会有疑惑？？？
==fork 之后的代码，执行了两次！！！==这是为什么？
先给出结论：fork 之后的代码，父子进程是共享的，既然父子进程各有一份代码 (共享)，那 fork 之后的代码执行了两次就可以说得通了。
再看如下代码和现象：
以上种种现象，我们不免产生很多疑问？？？
这些问题我们后文会一一解答。
结合 fork 的翻译，分支，分叉，表示我们的代码在 fork 这里要进行分叉。
**结论：**一般而言，fork 之后的代码，父子共享。
解答这个问题，先思考我们为什么要创建子进程？
为什么要父子进程要分别返回不同的值？
为什么给子进程返回 0，给父进程返回子进程的 PID？
因为：
原因如下：
fork 之后，父子进程共享后续的代码。fork 之后父子进程执行的代码一样，那我们为什么要创建子进程呢？我们的目的就是为了让父子进程协同起来分别做不同的事情。因此需要想办法让父子进程执行不同的代码块。fork 函数具有不同的返回值，就是为了让父子进程执行不同的代码块而设计的。
那么 fork 如何设计实现了以上功能？
代码示例：
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <unistd.h>
int main() {
printf("begin:我是一个进程，pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
pid_t id = fork();
if(id == 0) {
// 子进程分支
while(1) {
printf("我是子进程，pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
sleep(1);
}
} else if(id > 0) {
// 父进程分支 成功时，子进程的 PID > 0 返回到父进程
while(1) {
printf("我是父进程，pid: %d, ppid: %d\n", getpid(), getppid());
sleep(1);
}
} else {
// error
}
return 0;
}
解释如下：
return 执行之前父子进程均已创建完成，且可以被 CPU 调度。创建子进程后，父子进程代码共享，return 语句也属于代码，因此父子进程共享 return 语句。CPU 分别调度父子进程，父进程和子进程分别执行了 return，就实现了一个函数返回两次。
fork 在即将执行 return 之前，创建子进程的工作已经完成了，子进程也允许被 CPU 调度了，之后的 return 代码父子进程共享，父和子进程分别执行 return，因此 fork 函数就实现了返回两次。
综上我们可以总结出 fork 内部究竟做了什么：
任何平台下，进程在运行时具有独立性！进程的运行互不干扰。
数据有可能会被修改，代码是相同的且不可被修改。一个进程修改了数据，由于代码是相同的，可能会影响到另一个进程的运行。因此父子进程不能共享同一份数据。
一个 id 变量里面有两个值的现象，实际是通过写时拷贝实现的。
子进程刚被创建时，代码和数据都是父子进程共享的。 代码加载到内存中后，是不可修改的，因此代码直接父子共享。
子进程在读取父进程的数据时，数据也是共享的。当子进程尝试修改父进程的数据时，操作系统为子进程新分配一块内存空间，让子进程对待修改数据的拷贝进行修改，要修改多少内容，就申请多少空间，从而不会影响到父进程的数据，该过程称为写时拷贝。
以后子进程只要修改父进程的数据，操作系统都会给子进程在内存中新拷贝一份，供子进程修改。
以上称为父子进程之间，数据层面的写时拷贝，写时拷贝保证了父子进程间数据的独立性，避免了父或子进程修改数据后对子或父进程的数据产生影响。
fork 之后父子进程共享代码段，但数据段通过写时拷贝（COW——Copy-On-Write）技术实现高效复制。
原理：
优点：
问题：fork() 后父子进程谁先运行？
当调用 fork() 创建子进程后，父子进程会被同时放入操作系统的就绪队列中等待执行。它们的运行顺序由操作系统的进程调度器决定，用户无法预测或干预。这是操作系统的核心设计原则之一：调度器尽可能保证公平性，而非确定性。因此 fork() 后父子进程谁先运行，无法确定，取决于调度器。
调度器的工作原理
常见的调度算法
| 算法 | 特点 |
|---|---|
| 先来先服务 (FCFS) | 简单，但可能导致饥饿现象 |
| 时间片轮转 (RR) | 每个进程分配固定时间片，公平性强，适合交互式系统 |
| 优先级调度 | 高优先级进程优先执行，需防止低优先级进程饿死 |
| 多级反馈队列 | 结合时间片和优先级，动态调整进程优先级，兼顾响应时间和吞吐量 |
为什么单核 CPU 能同时运行数百个进程？
bash 也是通过 fork 创建子进程的
Bash 执行命令的流程
当在 Bash 中输入命令（如 ls -l）时，Bash 的底层操作如下：
fork()：创建子进程
exec()：加载新程序
wait()：父进程等待
进程是操作系统资源分配的基本单位，而 fork 作为创建子进程的核心机制，通过代码共享、写时拷贝和调度器的协同工作，实现了高效的多任务管理。理解父子进程的关系、fork 的分流特性以及调度器的随机性，是掌握进程管理的关键。无论是 bash 执行命令时的隐式 fork，还是程序内显式创建子进程，本质都在通过进程的独立性完成并发任务。写时拷贝技术平衡了性能与资源隔离，而调度器的公平策略让单核 CPU 也能营造并行假象。希望本文为你揭开了进程与 fork 的神秘面纱。
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