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。