程序、进程与地址空间

程序文件像可重复使用的配方，进程是一次带有自己的材料和工作台的制作过程。两个进程可以执行同一个程序而输入、堆、当前目录和打开文件都不同。内核维护这些归属，使每次恢复执行时都能找回正确的上下文。

“地址0x12AB”只给出了工作台上的位置，还没有说是哪一张工作台。把地址空间身份丢掉后比较指针数值，就像只凭两个文件中的行号都为12，断言它们指向同一段文字。

两个进程，相同虚地址 ​

在OS-16中，P的虚页0x12映射到物理页0x30，Q的同一虚页映射到0x50。P读取0x12AB实际读0x30AB，值为7；Q读取0x12AB实际读0x50AB，值为9。P向该地址写11后，Q仍读9。若内核特意把Q该页也映射到0x30，则写入可被Q观察；这叫受控共享，需要并发访问时仍须选择同步协议。

同一进程两个线程则共享这份映射。线程A把寄存器r存成7，并不会改变线程B的r；A把共享地址0x12AB存成7，B随后读此地址则会得到7。独立寄存器、独立栈和共享堆可以同时成立；栈独立指使用不同地址区间，不表示其他线程绝对无法访问其中的合法地址。

fork复制运行实例，exec替换程序映像 ​

POSIX.1-2024的fork成功后，父进程得到子PID，子进程在对应返回点得到0。私有内存初始内容相同，后续普通写独立；实现可采用写时复制理路fork的写时复制与页生命周期Copy-on-write fork · COW fork · 写时复制进程创建在父子私有内存语义下追踪PTE降权、引用计数、写故障复制、独占快路和退出释放，并核验分配失败不破坏旧状态。，无需立刻复制每个数据页。父子各有描述符表，但相应项可指向同一个打开文件描述，所以“进程独立”不意味着文件offset也独立。

同版本POSIX的exec函数族成功时以新程序映像替换调用进程的映像，PID继续存在，也不返回到旧程序的调用点。带close-on-exec标志的描述符会关闭，其余按接口保留；不能把exec描述为“创建另一个进程”。多线程fork的子进程只保留调用线程，锁状态会带来额外限制；本单元的fork轨迹限定为单线程进程。

退出使进程停止执行并释放内存、打开文件引用等资源；父进程还可能需要通过等待接口收取退出状态。因此“没有可运行线程”与“内核中已无该PID的任何记录”不是同一事件。OS-16把退出状态记录与已释放地址空间分开保存。

地址空间隔离由页表权限与翻译理路页表地址转换与访问权限Page table address translation · VPN PFN offset · 虚实地址转换由虚页号、页内偏移与PTE计算物理地址，分别检查驻留、访问类型和用户权限，并建立可检查的隔离不变量。落实，资源访问由系统调用理路陷阱入口与系统调用Trap and system call · 用户态与内核态把受控特权转移分成硬件入口、软件保存、参数验证与返回，区分普通call、缺页重试和调度切换。受控进入内核。这里的进程是OS资源对象；消息传递模型理路消息传递系统Message-passing system进程仅通过发送和接收消息交互的分布式模型。中的进程可以只是局部状态机，不承诺PID、页表或系统调用。抽象分布式进程甚至可由多个OS线程共同实现。

进程创建成本必须分项：建立内核记录与描述符表、构造地址空间元数据、复制或共享数据页、最终首次写触发的工作。只计fork返回前的复制字节会漏掉COW把成本推迟到未来写入的事实。