Linux进程管理

Linux进程管理

1. 什么是进程
   • 进程是在处理器中执行的实例，内核调度各类资源来满足进程的需求。
   • 运行在Linux操作系统的进程都被task_struct这个结构体管理，task_struct也被称为进程描述符。
2. 进程的生命周期
   • 一个进程创建一个线程，创建进程的进程使用名为fork()的系统调用，fork（）被调用的时候，会为新创建的子进程获得一个进程描述符，并且设置新的进程ID。
   • 由于共享同样的地址空间，写入新进程的数据会引发页错误的异常。此时，内核给子进程分配新的物理页。这个延迟的操作叫做Copy On Write。
   • 当程序执行完成，子进程使用exit()系统调用终止。exit()会释放进程的大部分数据结构，并且把这个终止的消息通知给父进程。这时候，子进程被称为zombie process(僵尸进程)。
3. 线程
   • 线程是单个进程中生成的执行单元。多个线程在同一个进程中并发运行。共享内存，地址空间，打开文件等。
   • 从性能的角度看，创建线程比创建进程更加低消耗。
4. 进程优先级和nice级别
   • 进程优先级由动态优先级和静态优先级决定，它是决定进程在CPU中执行顺序的数字。优先级越高的进程被处理器执行的机会越大。
   • Linux支持的nice级别从19（最低优先级）到-20（最高优先级），默认只是0。只有root身份的用户才能把进程的nice级别调整为负数（让其具备较高优先级）。
5. 切换上下文
   • 在进程执行过程中，进程的信息存放在处理器的寄存器和缓存中。这部分执行中进程存放在寄存器中的数据就叫做context。进程切换就叫做上下文切换（context switching）。
6. 中断处理
   • 中断处理是最高优先级别的任务之一。中断通常由I/O设备产生。
   • Linux中有两类中断，硬中断是由设备产生的需要做出响应的中断，软中断用于任务处理。
7. 进程状态
   • TASK_RUNNING:进程在CPU执行或者在运行队列中等待运行
   • TASK_STOPPED:进程处于挂起状态
   • TASK_INTERRUPTIBLE:进程挂起并且等待一个特定条件
   • TASK_UNINTERRUPTIBLE:常表示进程等待磁盘I/O操作
   • TASK_ZOMBIE:进程等待父进程收到通知并释放所有的数据结构
   • 僵尸进程:进程收到信号终止时，通常有一些时间来完成所有的任务，这个进程叫做僵尸
8. 进程内存段
   进程内存区域包含：
   • 文本：存储可执行代码的区域
   • 数据：数据段由如下三个区域构成
   • Data：存储初始化数据，比如静态变量
   • BSS：存储初始化0数据，数据初始化为0
   • Heap(堆)：根据需要使用malloc()分配动态内存。堆向高地址空间增长。
   • 栈
     该区域存储局部变量、函数参数和函数的返回地址。栈向低地址空间增长。
9. Linux的CPU调度
   • Linux内核使用O(1)而不是O(n)来实现CPU调度。O(1)就是静态算法，意味着处理器选择和调用进程开始执行的时间是一个常数。