親プロセス(オヤプロセス)とは | 意味や読み方など丁寧でわかりやすい用語解説

親プロセスとは、コンピュータシステムにおいて、他のプロセスを生成した元のプロセスのことである。コンピュータ上でプログラムが実行されると、それは「プロセス」という単位でオペレーティングシステムによって管理される。多くのオペレーティングシステム、特にUNIX系のシステムでは、プロセスが階層的な親子関係を形成する。あるプロセスが新しいプロセスを作成すると、作成した側が「親プロセス」、作成された側が「子プロセス」となり、この関係性がシステムの動作の根幹をなしている。例えば、ユーザーがコマンドラインでコマンドを実行すると、コマンドラインインターフェースであるシェルが親プロセスとなり、実行されるコマンドが子プロセスとして生成される。このように、親プロセスはマルチタスク環境を実現し、複数の処理を並行して実行するための基本的な仕組みを提供する。

親プロセスが子プロセスを生成する具体的な仕組みとして、UNIX系のオペレーティングシステムではforkというシステムコールが用いられることが一般的である。親プロセスがforkを呼び出すと、オペレーティングシステムは親プロセスとほぼ同じ内容を持つ複製、すなわち子プロセスを作成する。この複製には、親プロセスのメモリ空間の内容、開いているファイルの一覧であるファイルディスクリプタ、環境変数などが含まれる。ただし、親子は完全に同一ではなく、各プロセスを一位に識別するためのプロセスID（PID）は、それぞれ異なる値が割り当てられる。forkの呼び出し後、親プロセスと子プロセスはプログラムの同じ地点から実行を再開するが、forkの戻り値によって自身の役割を判別する。親プロセスには生成した子プロセスのPIDが返され、子プロセスには0が返される。この戻り値の違いを利用して、親子で異なる処理を記述することが可能となる。

多くの場合、子プロセスは親プロセスと全く同じプログラムを実行し続けるのではなく、別のプログラムを実行する役割を担う。そのために使用されるのがexec系のシステムコールである。子プロセスがexecを呼び出すと、子プロセス自身のメモリ空間は新しいプログラムのコードやデータで完全に上書きされ、指定されたプログラムの実行が開始される。このforkとexecの組み合わせは、既存のプロセスから新しいプロセスを生成し、その子プロセスに別のタスクを実行させるための標準的な手法となっている。この仕組みにより、オペレーティングシステムは一つのプログラムから様々な機能を持つ他のプログラムを効率的に起動し、並行して処理を進めることができる。

親プロセスは子プロセスを生成するだけでなく、そのライフサイクル全体にわたって重要な責任を負う。その一つが、子プロセスの終了を監視し、後処理を行うことである。子プロセスが処理を終えると、そのプロセスは即座にシステムから消滅するわけではなく、終了ステータス、すなわち正常に終了したかエラーが発生したかなどを示す値をオペレーティングシステム内に保持した状態となる。親プロセスはwaitやwaitpidといったシステムコールを用いて、子プロセスの終了を待ち合わせ、この終了ステータスを受け取る必要がある。この後処理が適切に行われないと、終了した子プロセスはシステム上に残り続け、「ゾンビプロセス」と呼ばれる状態になる。ゾンビプロセスは実行中の処理は持たないものの、プロセス管理テーブルなどのシステムリソースをわずかに占有し続けるため、多数発生するとシステム全体のパフォーマンスに悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、親プロセスによる子プロセスの適切な管理は、システムの安定運用に不可欠である。

また、親子関係はリソースの継承という側面も持つ。前述の通り、子プロセスは生成時に親プロセスの環境変数、カレントワーキングディレクトリ、ユーザーIDやグループIDといった属性の多くを引き継ぐ。これにより、子プロセスは親プロセスが持つ実行コンテキストや権限を基盤として動作を開始できるため、プロセス間の情報連携がスムーズになる。さらに、親プロセスとそこから生成された子プロセス群は、通常「プロセスグループ」という単位でまとめられる。これにより、オペレーティングシステムは関連するプロセス群に対してシグナルを一括で送信するなど、効率的な管理が可能となる。

時には、親プロセスが子プロセスの終了を待たずに先に終了してしまう場合もある。このとき、残された子プロセスは「孤児プロセス」となる。孤児プロセスはシステム上で放置されるわけではなく、オペレーティングシステムによって特別なプロセス、通常はシステムの起動時に最初に生成されるinitプロセス、またはそれに類するプロセスが新しい親として割り当てられる。この仕組みにより、すべてのプロセスが必ずいずれかの親プロセスに属する状態が維持され、孤児となったプロセスも最終的には新しい親によって適切に終了処理が行われるため、システム全体の整合性が保たれる。このように、親プロセスという概念は、プロセスの生成から実行、管理、そして終了に至るまでの一連の流れを制御する中心的な役割を担っており、現代的なオペレーティングシステムが提供する複雑で高度な機能を支える基礎となっている。