プロセスとは？Linuxで動いているプログラムとメモリの仕組みを解説｜Linux入門⑧

Superasystem Inc.

2026年11月14日 18:36

このシリーズは、Linuxを一度も触ったことがない方のための入門講座です。Linuxの仕組みを、基礎から順に説明します。第3回からは、実際にコマンドを打って確かめています。特定の製品やサービスを紹介するものではありません。

この回で、できるようになること

「プログラム」と「プロセス」の違いを説明できる
動いているプロセスを確かめ、その番号（PID）を読むことができる
メモリとストレージの違いを説明し、メモリの使われ方を確かめることができる
プロセスを、裏で動かしたり、止めたりすることができる
プロセスが、互いに守られている仕組みを説明できる

前回は、aptを使って、ソフトウェアを入れたり、新しくしたりする方法を見てきました。入れたソフトウェアは、ファイルとしてディスクに置かれます。けれども、置かれているだけでは、何も起きません。

今回は、そのソフトウェアが「動いている」とき、コンピューターの中で何が起きているのかを見ていきます。主役は、「プロセス」と「メモリ」です。

この回で新しく登場したコマンドは、記事の最後のほうにあるコラムに、名前の由来と使い方をまとめています。意味や成り立ちを理解すると、覚えやすくなります。

練習を始める前に、第3回の手順でUbuntuの中に入り、「cd ~」と「pwd」で、ホームディレクトリにいることを確かめておきましょう。

この回で使う、基本の言葉

プロセス：動いている最中のプログラムです。この回の主役です。
PID（ピーアイディー）：プロセスに付けられる番号です。Process ID（プロセスの識別番号）の略です。
CPU（シーピーユー）：計算や処理を実際に行う、コンピューターの頭脳にあたる部品です。Central Processing Unit（中央処理装置）の略です。一つのCPUの中に、仕事を受け持つ「コア」が、いくつも入っていることがふつうです。
メモリ：プログラムが動いている間、使うデータを一時的に置いておく場所です。速く読み書きできますが、電源を切ると中身は消えます。
ストレージ：ファイルを長く保存しておく場所です。SSDやハードディスクがこれにあたります。電源を切っても中身は残ります。
シグナル：プロセスに送る、短い合図です。「終わってください」「すぐ止まりなさい」などの種類があります。
スワップ：メモリが足りなくなったとき、メモリの中身の一部を、一時的にストレージへ移しておく仕組みです。

プログラムとプロセスは、何が違うのか

第4回では、レストランにたとえて、コマンドが実行されるまでの流れを見ました。今回は、料理の「レシピ」と「実際の調理」に注目してみましょう。

ディスクに置かれているだけのプログラムは、まだレシピです。料理の作り方が書かれていますが、それだけでは料理はできません。

誰かがそのレシピを見ながら、実際に料理を始めると、厨房に一つの仕事が生まれます。この「レシピに沿って、実際に進んでいる仕事」が、プロセスです。

プログラム：レシピ（ディスクに置かれたファイル）
プロセス：そのレシピで、今まさに進んでいる調理（動いている最中のプログラム）
PID：一つひとつの調理に付けられる、伝票の番号

同じレシピから、同時にいくつもの調理が進むことがあります。カレーの注文が三つ入れば、同じレシピで三つの調理が並んで進みます。Linuxでも同じように、一つのプログラムから、いくつものプロセスが生まれることがあります。それぞれのプロセスには、別々のPIDが付きます。

動いているプロセスを見てみよう

自分のプロセスを見る

まず、次のコマンドを打ってみます。

ps

たとえば、次のように表示されます（番号は、環境によって違います）。

    PID TTY          TIME CMD
   1234 pts/0    00:00:00 bash
   1250 pts/0    00:00:00 ps

左から、PID、どのターミナルで動いているか（TTY）、これまでに使ったCPUの時間（TIME）、そして何のプログラムか（CMD）が並んでいます。TIMEは、CPUを使った時間の合計で、「今どれだけ忙しいか」を表すものではありません。

二つのプロセスが見えます。一つは、第4回で見たシェルの「bash」です。もう一つは、今打った「ps」そのものです。psは、表示を終えるとすぐに終わります。もう一度psを打つと、bashのPIDは同じままですが、psのPIDは別の番号になっているはずです。打つたびに、新しい調理が始まり、新しい伝票の番号が付くからです。

今使っているシェルのPIDは、次のコマンドでも確かめられます。

echo $$

第4回で、「$SHELL」と打つと、ログインシェルの場所がわかりました。「$$」も、シェルが覚えている特別な値の一つで、そのシェル自身のPIDを表します。psで見たbashのPIDと、同じ番号が表示されます。

親と子のプロセス

もう少し詳しく見るために、「-f」というオプションを付けます。

ps -f

UID          PID    PPID  C STIME TTY          TIME CMD
ubuntu      1234    1233  0 10:15 pts/0    00:00:00 -bash
ubuntu      1251    1234  0 10:20 pts/0    00:00:00 ps -f

「UID」は、そのプロセスを動かしているユーザーです。第6回で見たように、プロセスも、誰かの権限で動いています。

注目してほしいのは、「PPID」の列です。これは、Parent PID（親のPID）の略で、そのプロセスを生み出したプロセスの番号です。

psのPPIDを見ると、bashのPIDと同じ番号になっています。つまり、psは、bashが生み出したプロセスです。シェルにコマンドを打つと、シェルが新しいプロセスを生み出し、その中でプログラムを動かす。第4回で見た「ウェイターが、注文をシェフに伝える」流れは、実際には、このような親と子の関係になっています。

親をたどっていくと、プロセスは、一つの木の形につながっていきます。第5回で見たディレクトリの木と、よく似ています。

すべてのプロセスを見る

自分のターミナル以外でも、たくさんのプロセスが動いています。すべてを見るには、次のように打ちます。

ps aux

画面いっぱいに、たくさんの行が流れます。「a」「u」「x」は三つのオプションで、まとめて「すべてのユーザーの、すべてのプロセスを、ユーザー名と一緒に表示する」という意味になります（このオプションだけは、昔からの書き方で、「-」を付けません）。

表示が長くて見にくいときは、第9回で、必要な行だけを取り出す方法を紹介します。

いちばん上のほうに、PIDが「1」のプロセスがあるはずです。PIDが1のプロセスだけを、表示してみます。

ps -p 1

    PID TTY          TIME CMD
      1 ?        00:00:02 systemd

多くのUbuntu環境では、「systemd（システムディー）」と表示されます。これは、起動時にカーネルが動かす、最初のユーザー側のプロセスです。多くのサービスや、利用者が使うプロセスの親をたどると、ここにつながります。木の根元にあたるプロセスです。WSLでは、設定によって別の名前が表示されることもあります。systemdは、第11回で、もう一度取り上げます。

プロセスも「ファイル」として見える

第5回で、Linuxでは「すべてはファイル」という考え方があることを紹介しました。プロセスも、例外ではありません。

ls /proc

数字の名前のディレクトリが、たくさん並んでいます。この数字は、PIDです。動いているプロセス一つひとつの情報を、カーネルが、ファイルの形で見せてくれているのです。/proc は、ディスクに保存されている場所ではありません。見るたびに、カーネルが、その時点の情報をつくって見せています。

今の様子を、動き続ける画面で見る

psは、打った瞬間の様子を写した「写真」です。今の様子を、動き続ける画面で見たいときは、次のコマンドを使います。

top

画面が切り替わり、数秒ごとに表示が新しくなります。

いちばん上の行：起動してからの時間や、どれだけ忙しいかを表す数字
Tasks：プロセスの数
%Cpu(s)：CPUが、どれだけ使われているか
MiB Mem / MiB Swap：メモリとスワップの使われ方
下の一覧：プロセスごとの、CPUやメモリの使用量

一覧は、ふつう、CPUを多く使っているプロセスほど上に並びます。大文字の「M」（Shiftキーを押しながらM）を押すと、メモリを多く使っている順に、大文字の「P」を押すと、CPUの順に戻ります。

終わるときは、「q」を押します。lessと同じです。

topより見やすい「htop（エイチトップ）」というソフトウェアもあります。前回のaptを使って、「sudo apt install htop」で入れることができます（環境によっては、最初から入っています）。

CPUは、どうやって多くのプロセスを動かしているのか

topで見ると、プロセスは何十、何百と動いています。一方、今の環境で使えるCPUの処理単位の数は、次のコマンドで確かめられます。物理的なコアの数と、同じとは限りません。仮想マシンなどでは、環境に割り当てられた数が表示されます。

nproc

練習環境では、「2」や「4」など、プロセスの数よりずっと小さい数が表示されるはずです。

処理単位の数より多くのプロセスが、どうして同時に動けるのでしょうか。

厨房のコンロが2口しかないのに、料理の注文が100件入っている場面を考えてみてください。料理長は、各料理を、ほんの少しずつコンロにかけては下ろし、次の料理と入れ替えていきます。入れ替えがとても速いため、外から見ると、すべての料理が同時に進んでいるように見えます。

Linuxでは、第4回で厨房にたとえたカーネルが、この料理長の役も務めています。1秒の間に何度も、どのプロセスにCPUを使わせるかを決めて、入れ替えているのです。

また、プロセスのすべてが、いつもCPUを使っているわけではありません。入力や通信、時間の経過などを待っているものもあります。先ほどのsleepも、時間が過ぎるのを待っている間は、CPUをほとんど使いません。

メモリとストレージは、何が違うのか

ここで、プロセスが使う「場所」の話に移ります。

厨房には、二つの置き場所があります。

調理台（メモリ）：今まさに使っている食材や道具を置く場所。手を伸ばせばすぐ届くが、広さには限りがある。店を閉めるときは、片づけて空にする。
倉庫（ストレージ）：食材や道具を長くしまっておく場所。広いが、取りに行くには時間がかかる。店を閉めても、中身は残る。

プログラムを動かすとき、カーネルは、倉庫（ストレージ）からプログラムを取り出し、調理台（メモリ）に広げます。プロセスは、その調理台の上で仕事をします。メモリは、ストレージより何十倍、何百倍も速く読み書きできるからです。

そのかわり、メモリの中身は、電源を切ると消えます。nanoで書いている途中の文章は、メモリの上にあります。保存して、初めてストレージに書き込まれます。第6回で、nanoで「Ctrl + O」を押して保存したのは、このためです。

メモリの使われ方を確かめる

free -h

たとえば、次のように表示されます（大きさは、環境によって違います）。

               total        used        free      shared  buff/cache   available
Mem:           3.8Gi       612Mi       2.4Gi       1.0Mi       1.0Gi       3.2Gi
Swap:          1.0Gi          0B       1.0Gi

「-h」は、人が読みやすい単位（GiやMiなど）で表示するオプションです。Giは、ギガバイトとほぼ同じ大きさの単位です。

total：使えるメモリの全体
used：使われているメモリ
free：まったく使われていないメモリ
buff/cache：ファイルの中身などを、一時的に覚えておくために使っているメモリ
available：スワップを使わずに、新しいプログラムのために使える見込みのメモリ

ここで、「free」が思ったより少ない、と感じるかもしれません。でも、心配はいりません。

Linuxは、空いている調理台を、遊ばせておきません。一度倉庫から持ってきた食材は、調理台の隅に置いたままにしておき、次に必要になったとき、すぐ使えるようにします。これが「buff/cache」です。新しい料理のために場所が必要になれば、隅に置いた食材は、必要に応じて、一部を片づけて場所をあけることができます。

そのため、メモリに余裕があるかどうかは、「free」ではなく、「available」を見て判断します。

ストレージの空きも確かめる

比べるために、ストレージの空きも見てみましょう。

df -h ~

Filesystem      Size  Used Avail Use% Mounted on
/dev/sdc       1007G  1.8G  954G   1% /

「~」は、ホームディレクトリのことでした。ホームディレクトリがあるストレージの、大きさ（Size）、使っている量（Used）、空き（Avail）が表示されます。表示の内容は、WSLかMultipassかによって大きく違います。多くの場合、メモリよりずっと大きいことがわかると思います。

メモリが足りなくなったら

調理台がいっぱいになると、どうなるのでしょうか。

メモリが足りなくなると、カーネルは、不要になったキャッシュを片づけたり、スワップが使える場合には、しばらく使われていないデータの一部を倉庫の一角（スワップ）に移したりして、場所をあけようとします。スワップがない環境もあります。また、倉庫は遠いので、スワップとの出し入れが増えると、動きが遅くなることがあります。

それでも必要なメモリを確保できないと、カーネルが、メモリの使用量や設定などをもとにプロセスを選び、強制終了することがあります。この仕組みは、「OOM Killer（アウト・オブ・メモリ・キラー）」と呼ばれます。Out Of Memory（メモリ切れ）のときに働くことから、この名前が付いています。プログラムが突然終わってしまったときは、メモリ不足が原因のこともあります。

プロセスを、裏で動かす・止める

時間のかかる仕事を、裏で動かす

第4回で、「sleep 100」を打ち、Ctrl+Cで止める練習をしました。sleepが動いている間、シェルは次のコマンドを受け付けませんでした。

コマンドの最後に「&」を付けると、そのプロセスを裏で動かしたまま、すぐに次のコマンドを打てるようになります。

sleep 300 &

[1] 2345

「[1]」は、このシェルの中での仕事の番号（ジョブ番号）、「2345」は、PIDです。

裏で動いている仕事は、次のコマンドで確かめられます。

jobs

[1]+  Running                 sleep 300 &

「Running（動いている）」と表示されています。psを打っても、sleepが、PID 2345で動いていることがわかります。

裏で動いている仕事を、手前に戻すこともできます。

fg

sleepが手前に戻り、シェルは次のコマンドを受け付けなくなります。Ctrl+Cで止めましょう。

プロセスを止める

もう一度、裏でsleepを動かしてから、今度は、PIDを指定して止めてみます。

sleep 300 &

[1] 2350

表示されたPIDを使って、次のように打ちます（「2350」の部分は、自分の画面に表示された番号に置き換えてください）。

kill 2350

もう一度「jobs」と打つと、「Terminated（終わった）」と表示されることがあります。すでに知らせが済んでいれば、一覧から消えている場合もあります。

killは、「止める」ではなく「合図を送る」

killという名前は「殺す」という意味ですが、本当にしていることは、プロセスに**シグナル（合図）**を送ることです。

何も指定しないとき、killは「終わってください」という合図（TERM）を送ります。TERMを受け取ったときに片づけをするよう設計されたプログラムは、必要な処理をしてから終わることができます。ただし、データが必ず保存されるわけではありません。厨房でいえば、「その料理はキャンセルになりました。火を止めて、片づけてください」と伝えるようなものです。

第4回で使ったCtrl+Cも、実は、手前で動いているプロセスに「中断してください」という合図（INT）を送る操作です。

TERMを送っても終わらないプロセスには、「すぐに止まりなさい」という合図（KILL）を送ることもできます。

kill -9 PID

「-9」は、KILLの合図の番号です。KILLは、プログラム側で無視したり、受け取って片づけをしたりできない、強制終了の合図です。片づけの機会がないため、書きかけのデータが失われることもあります。ふつうのkillで終わらないときの、最後の手段にしてください。なお、状態によっては、KILLを送っても、終了まで時間がかかる場合があります。

他人のプロセスは、止められない

自分以外のユーザーのプロセスに、合図を送れるでしょうか。PIDが1のプロセスで確かめてみます。ここでは、実際の合図は送らずに、「送る権限があるか」だけを確かめる「-0」という指定を使います。

kill -0 1

-bash: kill: (1) - Operation not permitted

「その操作は許されていません」と断られました。「-0」は、実際の合図を送らず、そのプロセスがあるかどうかと、合図を送る権限があるかどうかを確かめる指定です。第6回で見たとおり、権限はユーザーごとに分けられています。通常、一般ユーザーが合図を送れるのは、同じユーザーとして動いているプロセスです。ほかのユーザーのプロセスや、システムのプロセスを止められるのは、管理者だけです。

なお、「sudo kill 1」のように、管理者の権限で、システムの大切なプロセスに合図を送ることは、絶対にしないでください。練習環境が動かなくなるおそれがあります。

プロセスは、互いに守られている

最後に、プロセスとメモリの関係で、大切な仕組みを一つ紹介します。

それぞれのプロセスには、自分用のメモリの空間があります。カーネルとCPUのメモリ保護の仕組みによって、ほかのプロセスのメモリを、通常の読み書きで勝手に扱えないようになっています。

厨房でいえば、シェフ一人ひとりに、仕切られた自分の調理台があるようなものです。隣のシェフの調理台に、勝手に手を伸ばすことはできません。料理長（カーネル）と、調理台の仕切り（CPUの仕組み）が、それを守っています。

この仕組みのおかげで、一つのプログラムに不具合があって止まっても、ほかのプログラムまで巻き込まれにくくなっています。また、あるプログラムが扱っているパスワードなどのデータを、ほかのプログラムが盗み見ることも、難しくなっています。

ただし、許可された調査（デバッグ）のための仕組みや、プロセスどうしが明示的に共有する領域などは別です。そして、カーネルや強い管理権限が奪われると、この保護だけでは守れない場合があります。そのとき、メモリの中身をどう守るのか。この問いは、このシリーズの最終回で、もう一度取り上げます。

コラム：コマンドの名前の由来と、使い方

この回に出てきたコマンドを、名前の由来と使い方に分けて、まとめておきます。echoとsleepは第4回、lessは第5回、aptは第6回と第7回のコラムで紹介しました。

ps

由来：process status（プロセスの状態）の略です。Unixの初期の頃からある、古いコマンドです。
使い方：今、どんなプロセスが動いているのかを確かめたいときに使います。
- ps：自分のターミナルで動いているプロセスを表示する
- ps -f：親のPID（PPID）なども含めて、詳しく表示する
- ps aux：すべてのユーザーの、すべてのプロセスを表示する
- ps -p 番号：指定したPIDのプロセスだけを表示する

top

由来：英語の top（いちばん上、上位）です。1984年に、ウィリアム・ルフェーブルさんが最初の版を公開しました。CPUを多く使っている「上位」のプロセスを表示することから、この名前になったと説明されることが多いです。
使い方：プロセスやCPU、メモリの様子を、動き続ける画面で見たいときに使います。「top」と打つだけで始まり、「q」で終わります。大文字の「M」でメモリの順、「P」でCPUの順に並べ替えられます。

htop

由来：topを、もっと見やすく、使いやすくしようとしてつくられたソフトウェアです。2004年に、ブラジルのイシャム・ムハマドさんが開発を始めました。公式のよくある質問によると、先頭の「h」は、作者の名前（Hisham）から取られています。
使い方：topと同じように、プロセスの様子を見たいときに使います。色分けされていて、矢印キーで選んだり、マウスで操作したりできます。「sudo apt install htop」で入れて、「htop」と打って使います。「q」またはF10キーで終わります。

nproc

由来：number of processing units（処理を受け持つ単位の数）の略です。
使い方：今の環境で使えるCPUの処理単位の数を確かめたいときに使います。「nproc」と打つだけです。物理的なコアの数と、同じとは限りません。

free

由来：英語の free（空いている）です。空いているメモリの量を表示することから、この名前が付いています。
使い方：メモリが、どれだけ使われていて、どれだけ空いているのかを確かめたいときに使います。「free -h」と打つと、読みやすい単位で表示されます。余裕があるかどうかは、「available」の列で判断します。

df

由来：disk free（ディスクの空き）の略です。
使い方：ストレージが、どれだけ使われていて、どれだけ空いているのかを確かめたいときに使います。「df -h」と打つと、読みやすい単位で表示されます。「df -h ~」のように、後ろに場所を書くと、その場所があるストレージだけを表示します。

jobs

由来：英語の jobs（仕事）です。1980年ごろ、BSDというUnixのシェル（csh）に加わった「ジョブ制御」という仕組みから、今のbashにも受け継がれています。
使い方：「&」を付けて裏で動かしている仕事が、今どうなっているのかを確かめたいときに使います。「jobs」と打つだけです。

fg

由来：foreground（前景、手前）の略です。
使い方：裏で動いている仕事を、手前に戻したいときに使います。「fg」と打つと、現在のジョブ（通常は、jobsで「+」が付いたもの）が手前に戻ります。「fg %1」のように、ジョブ番号を指定することもできます。

kill

由来：英語の kill（殺す、止める）です。名前は「止める」ですが、実際には、プロセスにシグナル（合図）を送るコマンドです。
使い方：プロセスを止めたいときに使います。「kill PID」で「終わってください」という合図（TERM）を送ります。「kill -0 PID」は、合図を送らずに、送る権限があるかどうかだけを確かめます。それでも終わらないときだけ、「kill -9 PID」で「すぐに止まりなさい」という合図（KILL）を送ります。「kill %1」のように、ジョブ番号で指定することもできます。

ふりかえってみましょう

次の問いに、自分の言葉で答えられるでしょうか。迷ったときは、本文を読み返してみてください。

プログラムとプロセスは、何が違うのでしょうか。レシピのたとえで説明してみましょう。
「ps」を打つたびに、psのPIDが変わるのはなぜでしょうか。
CPUの処理単位の数より多くのプロセスが、同時に動いているように見えるのはなぜでしょうか。
「free -h」で、メモリに余裕があるかどうかを判断するときは、どの列を見ればよいでしょうか。また、それはなぜでしょうか。
「kill」と「kill -9」は、何が違うのでしょうか。
あるプログラムが、ほかのプログラムのメモリを、通常の読み書きで勝手に扱えないのは、なぜでしょうか。

もっと学びたい方へ

Ubuntu Manpage「ps」「top」「free」「kill」（英語、初級〜中級）それぞれのコマンドの、すべてのオプションが説明されています。ターミナルで「man ps」のように打っても読めます。
Red Hat「Dissecting the free command: What the Linux sysadmin needs to know」（英語、中級） freeコマンドの表示の読み方と、Linuxのメモリの使われ方が、詳しく説明されています。

次回は、「コマンドを組み合わせる」を取り上げます。今回の「ps aux」のように、表示が長すぎるときに、必要な行だけを取り出す方法など、小さなコマンドをつないで、大きな仕事をする仕組みを見ていきます。

主な参考資料

本記事は、公開資料をもとに、独自にまとめた入門解説です。 Linux®は、米国およびその他の国におけるLinus Torvaldsの登録商標です。