1. 引言

我们知道，每个进程在内核中都有一个进程控制块（PCB）来维护进程相关的信息，Linux 内核的进程控制块是 task_struct 结构体。现在我们全面了解一下其中都有哪些信息。

• 进程 id。系统中每个进程有唯一的 id，在 C 语言中用 pid_t 类型表示，其实就是一个非负整数。
• 进程的状态，有运行、挂起、停止、僵尸等状态。
• 进程切换时需要保存和恢复的一些 CPU 寄存器。
• 描述虚拟地址空间的信息。
• 描述控制终端的信息。
• 当前工作目录（Current Working Directory）。
• umask 掩码。
• 文件描述符表，包含很多指向 file 结构体的指针。
• 和信号相关的信息。
• 用户 id 和组 id。
• 控制终端、Session 和进程组。
• 进程可以使用的资源上限（Resource Limit）。

目前读者并不需要理解这些信息的细节，在随后几章中讲到某一项时会再次提醒读者它是保存在 PCB 中的。

fork 和 exec 是本章要介绍的两个重要的系统调用。 fork 的作用是根据一个现有的进程复制出一个新进程，原来的进程称为父进程（Parent Process），新进程称为子进程（Child Process）。系统中同时运行着很多进程，这些进程都是从最初只有一个进程开始一个一个复制出来的。在 Shell 下输入命令可以运行一个程序，是因为 Shell 进程在读取用户输入的命令之后会调用 fork 复制出一个新的 Shell 进程，然后新的 Shell 进程调用 exec 执行新的程序。

我们知道一个程序可以多次加载到内存，成为同时运行的多个进程，例如可以同时开多个终端窗口运行 /bin/bash ，另一方面，一个进程在调用 exec 前后也可以分别执行两个不同的程序，例如在 Shell 提示符下输入命令 ls ，首先 fork 创建子进程，这时子进程仍在执行 /bin/bash 程序，然后子进程调用 exec 执行新的程序 /bin/ls ，如下图所示。

图 30.1. fork/exec

在 第 3 节“open/close” 中我们做过一个实验：用 umask 命令设置 Shell 进程的 umask 掩码，然后运行程序 a.out ，结果 a.out 进程的 umask 掩码也和 Shell 进程一样。现在可以解释了，因为 a.out 进程是 Shell 进程的子进程，子进程的 PCB 是根据父进程复制而来的，所以其中的 umask 掩码也和父进程一样。同样道理，子进程的当前工作目录也和父进程一样，所以我们可以用 cd 命令改变 Shell 进程的当前目录，然后用 ls 命令列出那个目录下的文件， ls 进程其实是在列自己的当前目录，而不是 Shell 进程的当前目录，只不过 ls 进程的当前目录正好和 Shell 进程相同。有一个例外，子进程 PCB 中的进程 id 和父进程是不同的。