【进程与线程】进程的PID
什么是 PID？
PID（Process Identifier，进程标识符）是操作系统为每个进程分配的一个唯一标识，用于标识系统中的每个进程。PID 是一个非负整数，通常从 1 开始分配；每个运行中的进程都有一个唯一的 PID，通过 PID，操作系统可以区分不同的进程并对它们进行管理。
简单点理解为 操作系统为进程分配的身份证号。
PID 的作用
- PID 是进程的唯一标识，操作系统通过 PID 来区分和管理进程；用户和管理员可以通过 PID 操作特定的进程（如通过
kill命令终止进程）。 - 用于进程间通信：一些进程间通信（如信号传递）需要使用 PID 确定目标进程。
- 系统调试与监控：系统管理员或开发者可以通过 PID 来监控进程的状态（如 CPU 使用率、内存占用等）。
PID是唯一标识进程，帮助操作系统管理和调度进程，在开发中，PID 被广泛用于进程间通信、调试、监控和操作系统管理。
PID 的分配
操作系统在创建进程时，为每个进程分配一个唯一的 PID。
PID分配规则：顺序分配 —> PID 的分配通常是递增的，但当最大值达到后，会从最小值重新分配未使用的 PID。
常见的 PID 分配范围
Linux/Unix 系统：PID 的默认范围是 1 到 32768（可以通过修改 /proc/sys/kernel/pid_max 调整最大值，例如扩展到 4194304）。
Windows 系统：PID 通常为一个 32 位整数。
特殊的 PID
- PID 0：表示内核调度程序（不是普通进程）。
- PID 1：表示 init 进程（Linux/Unix 系统中的第一个用户态进程，负责启动其他进程）。
- PID 2~N：用于其他系统进程和用户进程。
获取 PID 的方法
（1）在程序中获取当前进程的 PID（Unix/Linux 系统）：
C：
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>
int main() {
pid_t pid = getpid(); // 获取当前进程的 PID
printf("Current PID: %d\n", pid);
return 0;
}
Python：
import os
print(f"Current PID: {os.getpid()}")
（2）通过命令获取进程的 PID
使用 ps 命令：
ps -e # 显示所有进程及其 PID
ps -ef # 显示详细的进程信息
ps -aux # 显示所有进程的详细信息
使用 top 或 htop：通过实时监控工具查看正在运行的进程及其 PID。
使用 pidof 命令：
pidof <进程名> # 获取指定进程的 PID
与 PID 相关的系统调用
（1）获取当前进程的 PID
使用 getpid() 系统调用。在 Linux/Unix 系统中，用于获取当前进程的 PID。
（2）获取父进程的 PID
使用 getppid() 系统调用。用于获取当前进程的父进程的 PID。
（3）创建子进程
使用 fork() 系统调用（Linux/Unix 系统）。父进程调用 fork() 后，会创建一个子进程，父进程的 fork() 返回子进程的 PID，而子进程的 fork() 返回 0。
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
int main() {
pid_t pid = fork();
if (pid == 0) {
// 子进程
printf("This is child process. PID: %d, Parent PID: %d\n", getpid(), getppid());
} else if (pid > 0) {
// 父进程
printf("This is parent process. PID: %d, Child PID: %d\n", getpid(), pid);
} else {
// fork 失败
perror("fork failed");
}
return 0;
}
PID 的回收机制
当进程终止时，其 PID 会被系统回收；回收的 PID 会重新分配给新的进程。系统会确保在一段时间内不会重复使用同一个 PID，以避免 PID 冲突。
僵尸进程与 PID 回收
如果一个子进程终止后，父进程没有调用 wait() 或 waitpid() 获取其退出状态，子进程会进入僵尸状态。
僵尸进程虽然释放了资源，但其 PID 不会被系统回收，直到父进程清理该子进程。
注意事项
- PID 不保证连续性：PID 是唯一的，但不连续。由于进程的创建和退出，PID 可能会跳跃。
- PID 的最大值限制：Linux 系统中，PID 的最大值可通过
/proc/sys/kernel/pid_max查看或修改：
cat /proc/sys/kernel/pid_max # 查看 PID 最大值
echo 4194304 > /proc/sys/kernel/pid_max # 修改最大值
- PID 冲突问题：当系统中进程数量非常多且 PID 最大值较小时，可能会导致 PID 重复分配的风险。
综上，PID 是操作系统中进程管理的核心抽象，它通过唯一标识的方式为操作系统提供了一种高效、简单的进程区分机制。操作系统通过 PID 实现进程的生命周期管理（创建、运行、终止）和资源分配。PID 是进程间通信和信号传递的重要桥梁（如 kill 命令通过 PID 发送信号）。
在实际开发中，系统管理员和开发者通过 PID 进行进程监控、调试、优化和故障处理。
以上。仅供学习与分享交流，请勿用于商业用途！转载需提前说明。
我是一个十分热爱技术的程序员，希望这篇文章能够对您有帮助，也希望认识更多热爱程序开发的小伙伴。
感谢！