《Linux内核设计与实现》学习笔记之“Linux进程管理机制”
一.进程(或者称为“任务”)简介
进程是OS最基本的抽象之一,通常进程包括“可执行程序代码”,“其他资源”(如:打开的文件,挂起的信号,内核内部数据,处理器状态,地址空间,一个或多个执行线程等)
二.执行线程简介
执行线程(或称线程)是进程中活动的对象,内核调度的对象是线程,而不是进程,每个线程中都有一个独立的程序计数器,进程栈,进程寄存器
三.进程虚拟机制简介
进程提供了两种虚拟机制(后面的章节,我们还会学习哈~):
1.虚拟处理器:给进程一种假象,让这些进程觉得自己独享处理器(这个需要控制好时间片哈~不能太长也不能太短)
2.虚拟内存: 让进程再获取和使用内存时觉得自己拥有整个系统的所有内存资源
(注:线程之间可以共享虚拟内存,但拥有各自的虚拟处理器)
四.进程在Linux内核中表示的数据结构task_struct
1.内核把进程存放在“任务队列”(一个双向循环链表的结构)中,链表中每一项都是类型为“task_struct(进程描述符)”的结构(<linux/sched.h>中)
2.进程的task_struct是通过slab分配器分配生成的
3.内核通过一个唯一的进程标识值或者PID来标识每个进程。PID是一个数,int类型(最大默认为32768 [short int最大值] )
struct task_struct {
unsigned long state;(判断进程状态的参数)
....
struct task_struct * parent; (指向父进程,涉及资源共享等问题)
struct list_head tasks; (任务链表)
pid_t pid; (进程标识值)
....
....
}
五.进程七大状态
Linux中的进程有7种状态,进程的task_struct结构的state字段指明了该进程的状态。
可运行状态(TASK_RUNNING): 1.正在执行 2.在运行队列中等待执行
可中断的等待(TASK_INTERRUPTIBLE)[进程睡眠中]: 1.等待某些条件的达成,条件一达成,内核会把进程状态设置为运行状态(Running),处于此状态的进程也会因为接收到信号而提前被唤醒并投入运行
不可中断的等待(TASK_UNINTERRUPTIBLE):除了不会因为接到信号而被唤醒从而投入运行外,其他的和(可中断的等待状态一样)
暂停状态(TASK_STOPPED)[停止]: 1.进程没有投入运行也不能投入运行
跟踪状态(TASK_TRACED):进程被调试器暂停或监视。
僵死状态(EXIT_ZOMBIE):进程被终止,但父进程未调用wait类系统调用。
僵死撤销状态(TASK_DEAD):父进程发起wait类系统调用,进程由系统删除。
六.进程上下文和进程家族树
进程上下文:
当一个程序执行了系统调用或者触发了某个异常,它就陷入了内核空间(内核态),称内核“代表进程执行”并处于进程上下文中
系统调用和异常处理程序是对内核明确定义的接口,进程只有通过这些接口才能进入内核执行,对内核的所有访问都必须调用这些接口
进程家族树:
所有的进程都是PID为1的Init进程的后代,内核在系统启动的最后阶段启动init进程,该进程读取“初始化脚本”并执行其他相关程序,最终完成系统启动的整个过程
每个进程描述符(task_struct)中都包含一个指向其父进程的指针(parent),和一个包含所有子进程的链表(children)
关于init进程:
七.进程状态转换图(引用网上图片)
八.进程的创建
创建进程的方法:
1.其他操作系统: 首先在新的地址空间里创建进程,读入可执行文件,最后开始执行
2.Unix/Linux: 用两个函数 fork() 和 exec() 来执行,完成进程创建工作
fork():该调用通过复制一个现有进程来创建一个全新的进程(父进程和子进程的区别仅仅在于PID不同,其他资源的话,父进程和子进程一样)
调用fork()进程的成为父进程,新产生的进程成为子进程,在调用结束后,在返回调用位置,父进程恢复执行,子进程开始执行,fork()系统调用从内核返回两次(一次返回父进程,一次返回子进程)
exec(): 负责读取可执行文件并将其载入地址空间开始运行
(exec()这个家族包括: execve(), execlp(), execle(), execv(), execvp() 等系统调用)
fork()详解:http://www.cnblogs.com/bastard/archive/2012/08/31/2664896.html
九.进程的终结
当一个进程终结时,内核必须释放它所有的资源并告知其父进程
进程的析构发生在它调用exit()后(既可以显式调用,也可以隐式调用[主函数返回时调用])或者遇到异常,也会被动终结
do_exit()(定义于kernel/exit.c中):http://hi.baidu.com/zengzhaonong/item/24cc74c0e74a8b2d46d5c023
十.进程描述符的删除
当调用do_exit()之后,进程已经处于僵死状态,但仍保留了它的进程描述符(能让父进程得到它的状态信息)
。。。。
。。。。
。。。有点事,回来再继续写~~~