Linux进程模型的核心概念
Linux进程模型是操作系统管理的核心机制,它定义了进程的创建、调度、通信和终止等全生命周期管理方式，作为多任务操作系统的基石，Linux通过高效的进程管理实现了资源分配的公平性与系统响应的高效性，以下从进程定义、生命周期、调度策略、通信机制及资源限制五个方面展开阐述。
进程的定义与标识
在Linux中,进程是程序执行的基本单位，拥有独立的地址空间、文件描述符和执行状态，每个进程由进程描述符（Process Control Block，PCB）表示，在Linux中对应task_struct结构体，存储进程的标识符（PID）、状态、优先级、内存指针等关键信息，PID是进程的唯一标识符，由内核动态分配，其中1号进程（init/systemd）是所有用户进程的祖先，负责系统初始化和进程树管理。
进程的生命周期管理
进程的生命周期包括创建、就绪、运行、等待和终止五个状态。
- 创建：通过
fork()系统调用复制父进程的PCB和地址空间，生成子进程；exec()系列调用则替换子进程的映像，执行新程序；vfork()创建的子进程与父进程共享地址空间，常用于轻量级场景。 - 状态转换：进程在就绪队列等待CPU调度，被调度后进入运行状态；若等待I/O或资源，则转为睡眠状态（可中断/不可中断），完成后返回就绪状态；终止时通过
exit()释放资源，父进程通过wait()回收子进程，避免僵尸进程（Zombie）产生。
进程调度策略
Linux采用完全公平调度器（CFS）作为默认调度算法，确保每个进程获得公平的CPU时间，CFS通过虚拟运行时间（vruntime）跟踪进程执行进度，优先选择vruntime最小的进程运行，针对实时进程，Linux提供SCHED_FIFO（先进先出）和SCHED_RR（轮转）策略，确保高优先级实时任务可抢占普通进程，调度策略还考虑进程优先级（nice值，-20至19），高nice值（低优先级）进程获得较少CPU时间。
进程间通信机制
Linux支持多种进程间通信（IPC）方式，满足不同场景需求：
- 管道：包括匿名管道（内存文件，仅亲缘进程通信）和命名管道（FIFO，支持无亲缘进程），适合单向数据流传输。
- 信号：软中断机制，用于异步通知（如SIGKILL终止进程、SIGCHLD子进程状态变化）。
- 共享内存：映射同一物理内存空间，进程直接读写，效率最高（需配合信号量同步）。
- 消息队列与信号量：消息队列实现结构化数据传递，信号量则用于进程间同步与互斥。
资源限制与命名空间
为防止进程资源滥用,Linux通过ulimit和cgroups限制资源使用，如CPU时间、内存大小、文件描述符数量等。cgroups还可实现资源隔离与控制，是容器技术（如Docker）的核心基础，命名空间（Namespace）技术通过隔离进程的视图（PID、Mount、Network等），实现轻量级虚拟化，使不同命名空间内的进程拥有独立的资源标识，进一步提升系统隔离性与安全性。
Linux进程模型通过精细化的状态管理、高效的调度算法和灵活的通信机制，为多任务处理提供了稳定支撑，其设计兼顾性能与安全性，既支持高并发场景，又能通过资源限制和命名空间实现隔离，成为现代操作系统进程管理的典范。
