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一．linux进程，轻量级进程，线程
最初的进程定义都包含程序、资源及其执行三部分，其中程序通常指代码，资源在操作系统层面上通常包括内存资源、IO资源、信号处理等部分，而程序的执行通常理解为执行上下文，包括对cpu的占用，后来发展为线程。在线程概念出现以前，为了减小进程切换的开销，操作系统设计者逐渐修正进程的概念，逐渐允许将进程所占有的资源从其主体剥离出来，允许某些进程共享一部分资源，例如文件、信号，数据内存，甚至代码，这就发展出轻量进程的概念。
Linux 线程在核内是以轻量级进程的形式存在的，拥有独立的进程表项，而所有的创建、同步、删除等操作都在核外pthread库中进行, 而调度交给内核处理。轻量级进程和普通进程的区别在于：前者没有独立的用户空间(内核态线程无用户空间，用户态线程共享用户空间)，而普通进程有独立的内存空间
二．实现
Linux的进程，线程实现是在核外进行的，核内提供的是创建进程的接口do_fork()。内核提供了 三个系统调用__clone()和fork()以及vfort()，最终都用不同的参数调用do_fork()核内API。 do_fork() 提供了很多参数，包括CLONE_VM（共享内存空间）、CLONE_FS（共享文件系统信息）、CLONE_FILES（共享文件描述符表）、 CLONE_SIGHAND（共享信号句柄表）和CLONE_PID（共享进程ID，仅对核内进程，即0号进程有效）。
Linux下不管是多线程编程还是多进程编程，linux通过clone()系统调用实现产生进程或者线程。无论是fork(),还是vfork(),__clone()最后都根据各自需要的参数标志去调用clone().然后有clone()去调用do_fork().这样一说，最终都是用do_fork实现的多进程编程，只是进程创建时的参数不同，从而导致有不同的共享环境。
Clone()
clone函数功能强大，带了众多参数。clone可以让你有选择性的继承父进程的资源，你可以选择想vfork一样和父进程共享一个虚存空间，从而使创造的是线程，你也可以不和父进程共享，你甚至可以选择创造出来的进程和父进程不再是父子关系，而是兄弟关系。先有必要说下这个函数的结构
int clone(int (*fn)(void *), void *child_stack, int flags, void *arg);
这里fn是函数指针，我们知道进程的4要素，这个就是指向程序的指针，就是所谓的“剧本", child_stack明显是为子进程分配系统堆栈空间（在linux下系统堆栈空间是2页面，就是8K的内存，其中在这块内存中，低地址上放入了值，这个值就是进程控制块task_struct的值）,flags就是标志用来描述你需要从父进程继承那些资源， arg就是传给子进程的参数）。下面是flags可以取的值
CLONE_PARENT 创建的子进程的父进程是调用者的父进程，新进程与创建它的进程成了“兄弟”而不是“父子”
CLONE_FS子进程与父进程共享相同的文件系统，包括root、当前目录、umask
CLONE_FILES子进程与父进程共享相同的文件描述符（file descriptor）表
CLONE_NEWNS 在新的namespace启动子进程，namespace描述了进程的文件hierarchy
CLONE_SIGHAND 子进程与父进程共享相同的信号处理（signal handler）表
CLONE_PTRACE 若父进程被trace，子进程也被trace
CLONE_VFORK父进程被挂起，直至子进程释放虚拟内存资源
CLONE_VM子进程与父进程运行于相同的内存空间
CLONE_PID 子进程在创建时PID与父进程一致
CLONE_THREAD Linux 2.4中增加以支持POSIX线程标准，子进程与父进程共享相同的线程群
fork(),vfork(),_clone()，exec()
1.fork()
fork 创造的子进程复制了父亲进程的资源，子进程是父进程的一个拷贝。具体说，子进程从父进程那得到了数据段和堆栈段，但不是与父进程共享而是单独分配内存. 在Linux下使用了一种叫做写时拷贝(copy-on-write)页实现。这种技术原理是：内存并不复制整个进程地址空间，而是让父进程和子进程共享同一拷贝，只有在需要写入的时候，数据才会被复。制当使用fork系统调用产生多进程时，内核调用do_fork()不使用任何共享属性，进程拥有独立的运行环境。
调用clone时候flag指定为SIGCHLD和清除所有CLONE_XX标志调用clone().然后有clone()去调用do_fork().这样一说，我想大家明白我的意思了，问题的关键纠结于do_fork(),它定义在kernel/fork.c中，完成了大部分工作，该函数调用copy_process()函数，然后让进城开始运行.
copy_precess()函数完成的工作很有意思：
| 1.调用dup_task_struct()为新进程创建一个内核栈，它的定义在kernel/fork.c文件中。该函数调用copy_process()函数。然后让进程开始运行。从函数的名字dup就可知，此时，子进程和父进程的描述符是完全相同的。 |
经过上面的操作，再回到do_fork()函数，如果copy_process()函数成功返回。新创建的子进程被唤醒并让其投入运行。内核有意选择子进程先运行。因为一般子进程都会马上调用exec()函数，这样可以避免写时拷贝的额外开销。如果父进程首先执行的话，有可能会开始向地址空间写入。
2.vfork()
vfork创建新进程的主要目的在于用exec函数执行另外的程序，实际上，在没调用exec或exit之前子进程的运行中是与父进程共享数据段的。在vfork调用中，子进程先运行，父进程挂起，直到子进程调用exec或exit，在这以后，父子进程的执行顺序不再有限制。调用clone时候flag指定为SIGCHLD和CLONE_VM, CLONE_VFORK。
vfork()不拷贝父进程的页表项。子进程作为父进程的一个单独的线程在它的地址空间里运行，父进程被阻塞，直到子进程退出或执行exec(),子进程不能向地址空间写入。按照刚才的方法，分析一下vfork(),它是通过向clone()系统调用传递一个特殊标志来进行的，过程如下：
| 1.在调用copy_process()时，task_struct的vfork_done成员被设置为NULL |
3.__clone()
当使用pthread_create()来创建线程时,则最终设置了所有这些属性来调用__clone()，而这些参数又全部传给核内的do_fork()，从而创建的"进程"拥有共享的运行环境，只有栈是独立的，由 __clone()传入。我们说在linux中，线程仅仅是一个使用共享资源的轻量级进程。调用clone时候flag指定为CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND。
4.__clone()
该函数从一个bin文件加载一个app，它不创建新的进程，只是把当前进程映像替换成新的bin程序文件，并执行它。因为调用exec并不创建新进程，所以前后的进程ID并未改变。exec只是用另一个新程序替换了当前进程的正文、数据、堆和栈段。
内核线程
内核线程和用户级线程的区别在于内核线程没有独立的地址空间(实际上它的mm指针被设置为NULL).它也可以被调度也可以被抢占。内核线程也只能由其他内核线程创建。方法如下：int kernel_thread(int (*fn)(void *), void *arg, unsigned long flags).新的任务也是通过像普通的clone()系统调用传递特定的flags参数而创建的。上面函数返回时，父进程退出，并返回一个子线程task_struct的指针。子进程开始运行fn指向的函数，arg是运行时需要用到的参数。一个特殊的clone标志CLONE_KERNEL定义了内核线程常用到参数标志：CLONE_FS, CLONE_FILES, CLONE_SIGHAND.大部分的内核线程把这个标志传递给它们的flags参数。
进程标识符：pid
每个进程都有一个标识符叫做pid，通过getpid获得，在多线程编程中，对于内核来说就是一组轻量级进程，因而他们都有各自的pid，但是为了满足posix要求每个线程组必须有相同的进程id，因而getpid返回的不是各个轻量级进程的pid，而是他们的tgid即领头轻量级进程（主线程）的pid。
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