Linux內核-進程管理

Linux內核-進程管理

1.進程

#內核調度的對象是線程，不是進程

#對Linux而言，線程只是特殊的進程

#進程提供兩種虛擬機制：虛擬處理器、虛擬內存

#創建進程通過fork()來從父進程復制創建進程

2.進程描述符

#任務隊列：雙向鏈表（每一項都是task_struct--->進程描述符）

#Linux通過slab分配器分配task_struct

#內核通過唯一的進程標識值(PID)來標識進程

#五種進程狀態: ?1.TASK_RUNNING 進程可執行

2.TASK_INTERRUPTIBLE 可中斷

3.TASK_UNINTERRUPTIBLE 不可中斷

4._TASK_TRACED 被其他進程跟蹤

5._TASK_STOPPED 進程停止執行

#設置進程狀態： set_task_state(task, state)函數和set_surrent_state(state)函數

#所有進程都是PID為1的init進程的后代

#init進程描述符 init_task

3.進程創建

#fork()和exec()

fork()拷貝當前進程創建子進程

exec()讀入可執行文件并載入空間地址開始執行

#寫時拷貝：fork()使用寫時拷貝(copy-on-write)使得地址空間的頁拷貝被推遲到實際發生寫入時才進行

（fork()后立即執行exec()就無需進行拷貝）

fork()的實際開銷就是復制父進程的頁表以及分配進程描述符

#fork()執行過程：通過系統調用clone()調用fork()

clone()調用do_fork(),do_fork()調用copy_process()

copy_process()過程：

1.調用dum_task_struct()為新進程創建內核棧、thread_info、task_struct

2.確保創建子進程后當前進程數沒有超過限制

3.子進程開始與父進程區別開來，進程描述符中的許多成員初始化或清0

4.子進程的狀態被設置為TASK_UNINTERRUPTIBLE

5.調用copy_flags()更新來更新task_struct的flags成員

6.調用alloc_pid()為新進程分配PID

7.copy_process()拷貝共享打開的文件、文件系統信息、信號處理函數、進程地址空間和命名空間

8.copy_process()做掃尾工作并返回一個指向子進程的指針

#vfork()：向clone()系統調用傳遞一個特殊標志來進行：

1.調用copy_process()時，task_struct的vfork_done成員被設置為NULL

2.如果執行do_fork()時給定地址，vfork_done會指向一個特定地址

3.子進程開始執行后，父進程不會立即開始執行，直到vfork_done指針向它發出信號

4.調用mm_release()進程退出地址空間，并檢查vfork_done是否為空，若不為空，等待父進程發送信號

5.回到do_fork()，父進程醒來并返回

4.線程在Linux中的實現

#線程機制提供了在同一程序中共享內存地址的空間運行的一組線程

#Linux將所有的線程當做進程來實現

#創建線程：

clone(CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND , 0)

5.進程終結

#發生在進程調用exit()系統調用時：

任務大部分要靠do_exit()來完成：

1.將task_struct的標志成員設置為PF_EXITING

2.調用del_timer_sync()刪除任一內核定時器

3.如果BSD的進程記賬開啟，do_exit()調用acct_update_integrals()來輸出記賬信息

4.調用exit_mm()釋放進程占用的mm_struct

5.調用sem_exit()，如果進程等待IPC信號，則離開隊列

6.調用exit_files()和exit_fs()

7.把存放在task_struct的exit_code成員中的任務退出代碼置為由exit()提供的退出代碼

8.調用exit_notify()向父進程發送信號，為子進程尋找養父，養父為線程組中的其他線程或者init，并把進程狀態設為EXIT_ZOMBIE

9.do_exit()調用schedule()切換到新的進程

#刪除進程描述符：調用了do_exit()，進程僵死，但是系統還保留了進程描述符

釋放進程描述符時，release_task()會被調用：

1.調用_exit_signal(),該函數調用_unhash_process(),后者又調用?detach_pid()從pidhash上刪除該進程，同時也要從任務列表中刪除該進程

2._exit_signal()釋放目前僵死進程的資源，進行統計記錄

3.如果該進程為進程組最后一個進程，并且領頭已經死掉，release_task()通知領頭進程的父進程

4.release_task()調用put_task_struct()釋放進程內核棧和thread_info所占的頁

#孤兒進程造成的進退維谷：如果父進程在子進程之前退出，必須有機制保證子進程能找到新的父親

Linux 任務調度

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