wait）¶

1. 这份读物怎么用¶

这份文档是给你课后独立看进程代码用的，不是课堂提纲。

读完后你应该能回答：

进程在这套内核里由什么数据结构表示。
进程状态怎么变化，谁触发变化。
fork/exec/wait/exit 这四个动作怎样拼成完整生命周期。

2. 先建立一个最重要的区分：Program vs Process¶

把这个区分想清楚，后面就不容易乱：

Program：静态文件（例如 fs.img 里的 /ls、/sh、/cat）。
Process：运行中的执行实体（有 PID、状态、地址空间、打开文件等）。

在当前项目里：

user/*.c 被编译成 ELF。
tools/mkfsimg.py 把 ELF 打包进镜像。
exec 把 ELF 装载成正在运行的进程。

3. 进程在代码里长什么样：`struct proc`¶

直接看：kernel/include/proc.h。

这个结构体就是你要找的“PCB 对应物”，关键字段包括：

pid/state/parent/xstate：进程身份与关系。
context：调度切换用寄存器上下文。
pagetable/sz/trapframe：用户地址空间与执行现场。
ofile[]/cwd：打开文件和当前目录。

当你调试进程问题，几乎都会落回这些字段。

4. 进程状态：从概念图到真实代码¶

状态枚举在 enum procstate：

UNUSED
USED
SLEEPING
RUNNABLE
RUNNING
ZOMBIE

你可以把它看成一张“可执行状态机”。

关键转换路径：

scheduler()：挑 RUNNABLE 进程运行。
yield()：运行进程主动让出 CPU。
sleep()：进入阻塞等待。
wakeup()：唤醒阻塞进程。
proc_exit()：进程结束进入 ZOMBIE。
wait()：父进程回收子进程，释放资源。

5. `fork`：如何“克隆”出子进程¶

调用链：

用户态 fork()。
sys_fork。
kernel/core/proc.c:fork()。

核心动作：

allocproc() 分配新 struct proc。
uvmcopy() 复制父进程用户内存。
复制 trapframe，但子进程返回值设为 0。
复制打开文件引用与工作目录。
设置 parent，把子进程置为 RUNNABLE。

你要记住两个返回值语义：

父进程看到的是子 PID。
子进程看到的是 0。

6. `exec`：不是新建进程，而是替换运行镜像¶

调用链：

用户态 exec()。
sys_exec。
kernel/core/proc.c:exec()。

核心行为：

创建新页表。
装载目标 ELF。
重新搭建用户栈并拷贝参数。
替换当前进程的 pagetable/sz/epc/sp。
释放旧地址空间。

所以 exec 后：

PID 还是原来的。
运行程序变成新程序。
旧用户态镜像被替换。

7. `wait` 与 `exit`：父子同步与回收闭环¶

这是最容易“概念懂了，代码没懂”的一段。

在这套实现里：

子进程 proc_exit(status) 后进入 ZOMBIE。
子进程唤醒可能在等它的父进程。
父进程 wait(addr) 扫描子进程表。
找到 ZOMBIE 后取退出码并回收资源。

这就是“退出不等于立刻消失，必须被父进程回收”的实际机制。

8. orphan 问题是怎么处理的¶

如果父进程先退出，子进程会 orphan。

本项目在 proc_exit() 里做了标准处理：

把这些子进程重挂到 initproc。
由 init 继续承担回收责任。

这一步是避免“没人回收导致永久悬挂”的关键。

9. 建议你亲手走一遍的观察链¶

以 shell 启动一条普通命令为例：

shell 调 fork。
子进程 exec 命令程序。
父进程 wait。
子进程退出，父进程被唤醒并回收。

对照文件：

user/sh.c
kernel/core/syscall.c
kernel/core/proc.c

10. 最常见误解¶

把 fork 误解成“创建全新无关进程”。
把 exec 误解成“再开一个进程”。
把 wait 误解成“仅仅睡一会儿”。
忽略 ZOMBIE 的存在和意义。

11. 最小自测（不交作业，仅自检）¶

你可以自问这 6 个问题：

struct proc 里哪几个字段最能体现“进程是动态实体”？
子进程为什么在 fork 后返回 0？
exec 为什么 PID 不变？
wait 在没有子进程可回收时会怎样？
ZOMBIE 为什么必须存在？
orphan 最终由谁处理？

如果你能给出具体函数和字段位置，CH3 就基本掌握了。