程序员应如何理解进程创建

本文是《操作系统：以程序员的角度》第四章，从本章开始将开启第一个重要的主题：进程，彻底理解进程对程序员来说是极为重要的，本章就从程序员的角度来讲解到底什么是进程、操作系统是如何实现进程的。本文承接上篇《程序员应如何理解进程》以下为本篇目录：

进程是由谁创建的？在什么情况下创建的？
操作系统创建进程：初始化
进程创建进程：系统调用
程序员什么情况下需要创建进程
任务处理
充分利用多核
增强系统稳定性
从进程的角度来理解操作系统
实例讲解进程创建：fork与exec
总结

从这一节起，我们将详细讲解进程的一生。进程如人生，进程的一生同样包含三个阶段，创建，运行和终结，本节是进程三部曲的开篇：进程创建。

接下来，我们讲解关于进程创建的诸多问题。

进程是由谁创建的？在什么情况下创建的？

幸好这个问题不像鸡生蛋蛋生鸡那样，这个问题的答案相对简单，进程的创建者有两种：

操作系统可以创建新的进程
进程也可以创建新的进程

其中，进程的创建者被称为父进程，创建出的进程被称为子进程。

1，操作系统创建进程：初始化

作为计算机的Boss，最初的进程是由操作系统创建的，操作系统在初始化的过程中会创建一系列进程。这些进程中有的是用户可见的，主要用来和用户进行交互，比如Windows或Linux开机后输入用户密码，这就是一个进程，这类进程被称之为前端进程(Foreground Processes)；

有的是用户看不到的在背后默默运行的进程，比如用来检测系统是否有更新的进程，这类进程被称之为后端进程(Background Process)。在Windows或Linux系统中，虽然开机后我们没有打开任何程序，但是使用Windows下的任务管理器或者Linux中的ps命令，你都会发现操作系统已经创建了很多进程。

2，进程创建进程：系统调用

其实从本质上来说，进程最终都是由操作系统创建出来的，但是操作系统把创建进程作为一项服务提供给了用户程序。还记得程序员应该怎样向操作系统请求服务吗，没错，就是通过系统调用。用户程序可以通过系统调用来创建新的进程。在Linux(Unix)下这个系统调用是大名鼎鼎的fork，在Windows下这个系统调用叫做CreateProcess。

比如在Linux系统中，我们通过命令行来运行程序，其实命令行解释器，比如常用的bash，也是一个进程，bash进程等待用户输入，然后调用系统调用创建新的进程来执行命令。比如我们常用的ps命令，注意ps本身就是一个可执行程序，当用户敲击回车按键后，bash调用fork创建新的进程，这个新的进程运行的就是ps程序，bash本身不关心ps进程是如何工作的，bash要做的就是等待，等待ps运行完成并输出结果后返回到bash，然后等待用户的下一次输入，如图所示：