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计算机启动的过程

系统启动的经过可以汇整成底下的流程的：
1、加载 BIOS 的硬件资讯与进行自我测试，并依据配置取得第一个可启动的装置；
2、读取并运行第一个启动装置内 MBR 的 boot Loader (亦即是 grub, spfdisk 等程序)；
3、依据 boot loader 的配置加载 Kernel ，Kernel 会开始侦测硬件与加载驱动程序；
4、在硬件驱动成功后，Kernel 会主动呼叫 init 程序，而 init 会取得 run-level 资讯；
5、init 运行 /etc/rc.d/rc.sysinit 文件来准备软件运行的作业环境 (如网络、时区等)；
6、init 运行 run-level 的各个服务之启动 (script 方式)；
7、init 运行 /etc/rc.d/rc.local 文件；
8、init 运行终端机模拟程序 mingetty 来启动 login 程序，最后就等待使用者登陆啦；

进程0和进程1

ps -A

内核是一个大的程序，可以控制硬件，也可以创建、运行、终止、控制所有的进程。当内核被加载到内存后，首先就会有完成内核初始化的函数start_kernel()从无到有的创建一个内核线程swap，并设置其PID为0，即进程0；它也叫闲逛进程；进程0![Uploading 捕获_653996.PNG . . .]
执行的是cpu_idle()函数，该函数仅有一条hlt汇编指令，就是在系统闲置时用来降低电力的使用和减少热的产生。同时进程0的PCB叫做init_task，在很多链表中起了表头的作用。

sysproc进程。管理换入与换出的进程，对系统中运行的进程进行合理地调度。 将进程从硬盘交换区调入内存的过程称为换入；将进程从内存调到硬盘交换 区的过程称为换出。该进程是unix核心创建的第一个进程，有多个LWPs。

<strong>进程0kernel启动时创建的第一个进程，时进程1的父进程，负责其他进程的调度</strong>
<strong>进程调度init函数，负责系统初始化</strong>

整个linux系统的所有进程也是一个树形结构。树根是系统自动构造的，即在内核态下执行的0号进程，它是所有进程的祖先。由0号进程创建1号进程（内核态），1号负责执行内核的部分初始化工作及进行系统配置，并创建若干个用于高速缓存和虚拟主存管理的内核线程。随后，1号进程调用execve（）运行可执行程序init，并演变成用户态1号进程，即init进程。它按照配置文件/etc/initab的要求，完成系统启动工作，创建编号为1号、2号...的若干终端注册进程getty。

在多处理器系统中，每个CPU都有一个进程0，主要打开机器电源，计算机的BIOS就启动一个CPU，同时禁用其他CPU。运行的CPU 上的swapper进程初初始化内核数据结构，然后激活其他的并且使用copy_process()函数创建另外的swapper进程，把0 传递给新创建的swapper进程作为他们进程的PID.

fork()

进程在内存里有三部分的数据——代码段、堆栈段和数据段。这三个部分是构成一个完整的执行序列的必要的部分。
代码段——存放了程序代码的内存空间。这个最容易理解，不就是程序在机器内的表示而已嘛。注意假如机器中有数个进程运行相同的一个程序，那么它们就可以使用相同的代码段。也就是说如果fork()出来了一个子进程，子进程和父进程实际上使用的是相同的代码段。
堆栈段——存放的就是子程序的返回地址、子程序的参数以及程序的局部变量。
数据段——全局变量和静态变量

父子进程使用相同的代码段，但是会拥有各自的数据段和堆栈段。

void main()  
{  
    pid_t pid;  
    pid=fork();  
    if(pid==0)  
    {  
        //子进程任务  
    }  
    else if(pid>0)  
    {  
        //父进程任务  
    }  
}  

执行过程是这样的：
1.操作系统分配内存给父进程，包括上面提到的三个段，就是会在堆栈段里有一块空间是用来存放pid变量的。
2.接着内核调度父进程执行fork()函数(这个函数里实际上使用了系统调用)，这时候子进程才会出现，内核会将父进程的数据段和堆栈段作一个拷贝给子进程，注意这时子进程的堆栈段里一定会有一个空间用来存放pid变量！然后系统调用成功，内核给父进程堆栈段里的pid变量赋上子进程的pid号，而给子进程堆栈段里的pid变量赋上0。
3.接下来还是交给内核调度决定执行的是子进程还是父进程（一般内核会先给子进程执行）。如果是父进程，它的下一句代码就是判断pid变量的大小，它会去它的堆栈段里存放pid变量的地方取出pid来进行比较，它会发现pid>0，所以接下来它就去执行——父进程任务；如果是子进程，由于同样的代码段，它也会去比较它自己的pid变量，发现pid=0，所以接下来它会去执行——子进程任务。

没有一个函数可以使父进程获取起所有子进程
一个进程只会有一个父进程

父子进程先后问题
运行结果

父子进程利用共享内存通信

父子进程共享内存通信

fork与vfork的区别

1.vfork保证子进程先运行，在它调用exec或exit之后父进程才可能被调度运行。如果在调用这两个函数之前子进程依赖于父进程的进一步动作，则会导致死锁。
2.fork要拷贝父进程的进程环境；而vfork则不需要完全拷贝父进程的进程环境，在子进程没有调用exec和exit之前，子进程与父进程共享进程环境，相当于线程的概念，此时父进程阻塞等待。

为什么会有vfork呢?
因为以前的fork当它创建一个子进程时，将会创建一个新的地址空间，并且拷贝父进程的资源，然后将会有两种行为：
1.执行从父进程那里拷贝过来的代码段
2.调用一个exec执行一个新的代码段

当进程调用exec函数时，一个新程序替换了当前进程的正文，数据，堆和栈段。这样，前面的拷贝工作就是白费力气了，这种情况下，聪明的人就想出了vfork。vfork并不复制父进程的进程环境，子进程在父进程的地址空间中运行，所以子进程不能进行写操作，并且在儿子“霸占”着老子的房子时候，要委屈老子一下了，让他在外面歇着（阻塞），一旦儿子执行了exec或者exit后，相当于儿子买了自己的房子了，这时候就相当于分家了。

exit和return

1.exit用于结束正在运行的整个程序，它将参数返回给OS，把控制权交给操作系统；而return 是退出当前函数，返回函数值，把控制权交给调用函数。

2. exit是系统调用级别，它表示一个进程的结束；而return 是语言级别的，它表示调用堆栈的返回。
3. 在main函数结束时，会隐式地调用exit函数，所以一般程序执行到main()结尾时，则结束主进程。exit将删除进程使用的内存空间，同时把错误信息返回给父进程。
4. void exit(int status); 一般status为0，表示正常退出，非0表示非正常退出。

exit函数和return函数的主要区别是：

1）exit用于在程序运行的过程中随时结束程序，其参数是返回给OS的。也可以这么讲：exit函数是退出应用程序,并将应用程序的一个状态返回给OS，这个状态标识了应用程序的一些运行信息。
main函数结束时也会隐式地调用exit函数，exit函数运行时首先会执行由atexit()函数登记的函数，然后会做一些自身的清理工作，同时刷新所有输出流、关闭所有打开的流并且关闭通过标准I/O函数tmpfile()创建的临时文件。
exit是系统调用级别的，它表示了一个进程的结束，它将删除进程使用的内存空间，同时把错误信息返回父进程。通常情况：exit(0)表示程序正常, exit(1)和exit(-1)表示程序异常退出，exit(2)表示系统找不到指定的文件。在整个程序中，只要调用exit就结束。

2）return是语言级别的，它表示了调用堆栈的返回；return是返回函数值并退出函数，通常0为正常退出，非0为非正常退出，请注意，如果是在主函数main, 自然也就结束当前进程了（也就是说，在main()里面，你可以用return n，也能够直接用exit(n)来做），如果不是在main函数中，那就是退回上一层调用。在多个进程时，如果有时要检测上个进程是否正常退出，就要用到上个进程的返回值。

exit()与_exit()的区别

_exit 函数的作用是：直接使进程停止运行，清除其使用的内存空间，并清除其在内核的各种数据结构；exit 函数则在这些基础上做了一些小动作，在执行退出之前还加了若干道工序。exit() 函数与 _exit() 函数的最大区别在于exit()函数在调用exit 系统调用前要检查文件的打开情况，把文件缓冲区中的内容写回文件。也就是图中的“清理I/O缓冲”。

结果

实际用户 有效用户 保存的设置用户

文件的访问权限包括读写和执行。判断某个进程对文件有何权限时，内核会将非超级用户进程的有效ID与文件的所有者ID进行比较，当然，也可能需要比较有效组ID，这关系到具体的权限测试方法，先不在这里说明。而超级用户创建的进程是允许访问整个文件系统的。它的有效ID等于0。不过，这里还有一点需要说明的是，仅仅有合适的有效ID，还不一定就能获得所有或者部分权限。你需要得到被访问文件的允许，这就是文件访问权限位（用户读、用户写、组读等）的责任了。

这里又牵涉到一个“ID”，即文件的所有者ID。文件的所有者ID是什么呢？创建文件是由某用户的进程实现的吧？所以在创建新文件的时候，就将该进程的有效ID作为该文件的所有者ID了。APUE里面有时又将文件的所有者ID称为“文件的用户ID”。

一般情况下，进程的有效用户ID就被设成执行该进程的实际用户ID。比如，用户usr01执行了进程process，process的有效用户ID就设成了用户usr01的ID（实际用户ID）。但是有的时候，一个进程可能要去执行其他用户创建的文件。这时，该进程的有效ID和该文件的所有者ID是不同的（记住文件的所有者Id就是最初创建它的进程有效ID）。但是如果文件设置了“设置用户ID位”或者“设置组ID位”，那么该进程在执行该文件的时候，就会将进程的有效ID临时更改为文件的所有者ID。

设置用户ID：设置用户ID是由exec函数复制有效用户ID得来的。所以说设置用户ID是进程有效ID的副本。为什么要保留进程有效ID的副本呢？刚才讲到文件有设置用户ID位时，内核会将执行进程的有效ID临时更改为文件的所有者ID。