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linux原理進程

發布時間:2023-01-24 15:53:49

① 一文讀懂linux任務間調度原理和整個執行過程

在前文中,我們分析了內核中進程和線程的統一結構體task_struct,並分析進程、線程的創建和派生的過程。在本文中,我們會對任務間調度進行詳細剖析,了解其原理和整個執行過程。由此,進程、線程部分的大體框架就算是介紹完了。本節主要分為三個部分:Linux內核中常見的調度策略,調度的基本結構體以及調度發生的整個流程。下面將詳細展開說明。

Linux 作為一個多任務操作系統,將每個 CPU 的時間劃分為很短的時間片,再通過調度器輪流分配給各個任務使用,因此造成多任務同時運行的錯覺。為了維護 CPU 時間,Linux 通過事先定義的節拍率(內核中表示為 HZ),觸發時間中斷,並使用全局變數 Jiffies 記錄了開機以來的節拍數。每發生一次時間中斷,Jiffies 的值就加 1。節拍率 HZ 是內核的可配選項,可以設置為 100、250、1000 等。不同的系統可能設置不同的數值,可以通過查詢 /boot/config 內核選項來查看它的配置值。

Linux的調度策略主要分為實時任務和普通任務。實時任務需求盡快返回結果,而普通任務則沒有較高的要求。在前文中我們提到了task_struct中調度策略相應的變數為policy,調度優先順序有prio, static_prio, normal_prio, rt_priority幾個。優先順序其實就是一個數值,對於實時進程來說,優先順序的范圍是 0 99;對於普通進程,優先順序的范圍是 100 139。數值越小,優先順序越高。

實時調度策略主要包括以下幾種

普通調度策略主要包括以下幾種:

首先,我們需要一個結構體去執行調度策略,即sched_class。該類有幾種實現方式

普通任務調度實體源碼如下,這裡麵包含了 vruntime 和權重 load_weight,以及對於運行時間的統計。

在調度時,多個任務調度實體會首先區分是實時任務還是普通任務,然後通過以時間為順序的紅黑樹結構組合起來,vruntime 最小的在樹的左側,vruntime最多的在樹的右側。以CFS策略為例,則會選擇紅黑樹最左邊的葉子節點作為下一個將獲得 CPU 的任務。而這顆紅黑樹,我們稱之為運行時隊列(run queue),即struct rq。

其中包含結構體cfs_rq,其定義如下,主要是CFS調度相關的結構體,主要有權值相關變數、vruntime相關變數以及紅黑樹指針,其中結構體rb_root_cached即為紅黑樹的節點

對結構體dl_rq有類似的定義,運行隊列由紅黑樹結構體構成,並按照deadline策略進行管理

對於實施隊列相應的rt_rq則有所不同,並沒有用紅黑樹實現。

下面再看看調度類sched_class,該類以函數指針的形式定義了諸多隊列操作,如

調度類分為下面幾種:

隊列操作中函數指針指向不同策略隊列的實際執行函數函數,在linux/kernel/sched/目錄下,fair.c、idle.c、rt.c等文件對不同類型的策略實現了不同的函數,如fair.c中定義了

以選擇下一個任務為例,CFS對應的是pick_next_task_fair,而rt_rq對應的則是pick_next_task_rt,等等。

由此,我們來總結一下:

有了上述的基本策略和基本調度結構體,我們可以形成大致的骨架,下面就是需要核心的調度流程將其拼湊成一個整體,實現調度系統。調度分為兩種,主動調度和搶占式調度。

說到調用,逃不過核心函數schele()。其中sched_submit_work()函數完成當前任務的收尾工作,以避免出現如死鎖或者IO中斷等情況。之後首先禁止搶占式調度的發生,然後調用__schele()函數完成調度,之後重新打開搶占式調度,如果需要重新調度則會一直重復該過程,否則結束函數。

而__schele()函數則是實際的核心調度函數,該函數主要操作包括選取下一進程和進行上下文切換,而上下文切換又包括用戶態空間切換和內核態的切換。具體的解釋可以參照英文源碼注釋以及中文對各個步驟的注釋。

其中核心函數是獲取下一個任務的pick_next_task()以及上下文切換的context_switch(),下面詳細展開剖析。首先看看pick_next_task(),該函數會根據調度策略分類,調用該類對應的調度函數選擇下一個任務實體。根據前文分析我們知道,最終是在不同的紅黑樹上選擇最左節點作為下一個任務實體並返回。

下面來看看上下文切換。上下文切換主要干兩件事情,一是切換任務空間,也即虛擬內存;二是切換寄存器和 CPU 上下文。關於任務空間的切換放在內存部分的文章中詳細介紹,這里先按下不表,通過任務空間切換實際完成了用戶態的上下文切換工作。下面我們重點看一下內核態切換,即寄存器和CPU上下文的切換。

switch_to()就是寄存器和棧的切換,它調用到了 __switch_to_asm。這是一段匯編代碼,主要用於棧的切換, 其中32位使用esp作為棧頂指針,64位使用rsp,其他部分代碼一致。通過該段匯編代碼我們完成了棧頂指針的切換,並調用__switch_to完成最終TSS的切換。注意switch_to中其實是有三個變數,分別是prev, next, last,而實際在使用時,我們會對last也賦值為prev。這里的設計意圖需要結合一個例子來說明。假設有ABC三個任務,從A調度到B,B到C,最後C回到A,我們假設僅保存prev和next,則流程如下

最終調用__switch_to()函數。該函數中涉及到一個結構體TSS(Task State Segment),該結構體存放了所有的寄存器。另外還有一個特殊的寄存器TR(Task Register)會指向TSS,我們通過更改TR的值,會觸發硬體保存CPU所有寄存器在當前TSS,並從新的TSS讀取寄存器的值載入入CPU,從而完成一次硬中斷帶來的上下文切換工作。系統初始化的時候,會調用 cpu_init()給每一個 CPU 關聯一個 TSS,然後將 TR 指向這個 TSS,然後在操作系統的運行過程中,TR 就不切換了,永遠指向這個 TSS。當修改TR的值得時候,則為任務調度。

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在完成了switch_to()的內核態切換後,還有一個重要的函數finish_task_switch()負責善後清理工作。在前面介紹switch_to三個參數的時候我們已經說明了使用last的重要性。而這里為何讓prev和last均賦值為prev,是因為prev在後面沒有需要用到,所以節省了一個指針空間來存儲last。

至此,我們完成了內核態的切換工作,也完成了整個主動調度的過程。

搶占式調度通常發生在兩種情況下。一種是某任務執行時間過長,另一種是當某任務被喚醒的時候。首先看看任務執行時間過長的情況。

該情況需要衡量一個任務的執行時間長短,執行時間過長則發起搶占。在計算機裡面有一個時鍾,會過一段時間觸發一次時鍾中斷,通知操作系統時間又過去一個時鍾周期,通過這種方式可以查看是否是需要搶占的時間點。

時鍾中斷處理函數會調用scheler_tick()。該函數首先取出當前CPU,並由此獲取對應的運行隊列rq和當前任務curr。接著調用該任務的調度類sched_class對應的task_tick()函數進行時間事件處理。

以普通任務隊列為例,對應的調度類為fair_sched_class,對應的時鍾處理函數為task_tick_fair(),該函數會獲取當前的調度實體和運行隊列,並調用entity_tick()函數更新時間。

在entity_tick()中,首先會調用update_curr()更新當前任務的vruntime,然後調用check_preempt_tick()檢測現在是否可以發起搶占。

check_preempt_tick() 先是調用 sched_slice() 函數計算出一個調度周期中該任務運行的實際時間 ideal_runtime。sum_exec_runtime 指任務總共執行的實際時間,prev_sum_exec_runtime 指上次該進程被調度時已經佔用的實際時間,所以 sum_exec_runtime - prev_sum_exec_runtime 就是這次調度佔用實際時間。如果這個時間大於 ideal_runtime,則應該被搶佔了。除了這個條件之外,還會通過 __pick_first_entity 取出紅黑樹中最小的進程。如果當前進程的 vruntime 大於紅黑樹中最小的進程的 vruntime,且差值大於 ideal_runtime,也應該被搶佔了。

如果確認需要被搶占,則會調用resched_curr()函數,該函數會調用set_tsk_need_resched()標記該任務為_TIF_NEED_RESCHED,即該任務應該被搶占。

某些任務會因為中斷而喚醒,如當 I/O 到來的時候,I/O進程往往會被喚醒。在這種時候,如果被喚醒的任務優先順序高於 CPU 上的當前任務,就會觸發搶占。try_to_wake_up() 調用 ttwu_queue() 將這個喚醒的任務添加到隊列當中。ttwu_queue() 再調用 ttwu_do_activate() 激活這個任務。ttwu_do_activate() 調用 ttwu_do_wakeup()。這裡面調用了 check_preempt_curr() 檢查是否應該發生搶占。如果應該發生搶占,也不是直接踢走當前進程,而是將當前進程標記為應該被搶占。

由前面的分析,我們知道了不論是是當前任務執行時間過長還是新任務喚醒,我們均會對現在的任務標記位_TIF_NEED_RESCUED,下面分析實際搶占的發生。真正的搶占還需要一個特定的時機讓正在運行中的進程有機會調用一下 __schele()函數,發起真正的調度。

實際上會調用__schele()函數共有以下幾個時機

從系統調用返回用戶態:以64位為例,系統調用的鏈路為do_syscall_64->syscall_return_slowpath->prepare_exit_to_usermode->exit_to_usermode_loop。在exit_to_usermode_loop中,會檢測是否為_TIF_NEED_RESCHED,如果是則調用__schele()

內核態啟動:內核態的執行中,被搶占的時機一般發生在 preempt_enable() 中。在內核態的執行中,有的操作是不能被中斷的,所以在進行這些操作之前,總是先調用 preempt_disable() 關閉搶占,當再次打開的時候,就是一次內核態代碼被搶占的機會。preempt_enable() 會調用 preempt_count_dec_and_test(),判斷 preempt_count 和 TIF_NEED_RESCHED 是否可以被搶占。如果可以,就調用 preempt_schele->preempt_schele_common->__schele 進行調度。

   本文分析了任務調度的策略、結構體以及整個調度流程,其中關於內存上下文切換的部分尚未詳細敘述,留待內存部分展開剖析。

1、調度相關結構體及函數實現

2、schele核心函數

② Linux進程

什麼是進程

狹義上來說 進程是操作系統上運行的一個程序

廣義上來說 進程是一個具有一定獨立功能的程序關於某個數據集合的一次運行活動。它是 操作系統 動態執行的 基本單元 ,在傳統的 操作系統 中,進程既是基本的 分配單元 ,也是基本的執行單元。

進程式控制制是進程管理中最基本的功能。它用於創建一個新進程,終止一個已完成的進程,或者去終止一個因出現某事件而使其無法運行下去的進程,還可負責進程運行中的狀態轉換。

Linux系統上進程的幾種狀態:

進程的創建一是操作系統來創建 二是由父進程創建

什麼是守護進程? 這是一段來自維基網路的描述。

exit()與_ecit()的區別

exit與return的區別

exit 的參數 正常退出參數為 0, 異常退出參數為非零值

③ Linux進程含義知多少

Linux進程的四大要素1:一段供進程執行的程序,該程序可以被多個進程執行。
2:獨立的內核堆棧。
3:進程式控制制快(task_struct:有了這個數據結構,進程才能成為內核調度的一個基本單位接受內核的調度。同時,這個結構還記錄著進程所佔用的各項資源。
4:獨立的存儲空間:即擁有專有的用戶空間,除了前面的內核空間還有用戶空間。

④ 「圖文結合」Linux 進程、線程、文件描述符的底層原理

開發十年經驗總結,阿里架構師的手寫Spring boot原理實踐文檔

阿里架構師的這份:Redis核心原理與應用實踐,帶你手撕Redis

Tomcat結構原理詳解

說到進程,恐怕面試中最常見的問題就是線程和進程的關系了,那麼先說一下答案: 在 Linux 系統中,進程和線程幾乎沒有區別

Linux 中的進程其實就是一個數據結構,順帶可以理解文件描述符、重定向、管道命令的底層工作原理,最後我們從操作系統的角度看看為什麼說線程和進程基本沒有區別。

首先,抽象地來說,我們的計算機就是這個東西:

這個大的矩形表示計算機的 內存空間 ,其中的小矩形代表 進程 ,左下角的圓形表示 磁碟 ,右下角的圖形表示一些 輸入輸出設備 ,比如滑鼠鍵盤顯示器等等。另外,注意到內存空間被劃分為了兩塊,上半部分表示 用戶空間 ,下半部分表示 內核空間

用戶空間裝著用戶進程需要使用的資源,比如你在程序代碼里開一個數組,這個數組肯定存在用戶空間;內核空間存放內核進程需要載入的系統資源,這一些資源一般是不允許用戶訪問的。但是注意有的用戶進程會共享一些內核空間的資源,比如一些動態鏈接庫等等。

我們用 C 語言寫一個 hello 程序,編譯後得到一個可執行文件,在命令行運行就可以列印出一句 hello world,然後程序退出。在操作系統層面,就是新建了一個進程,這個進程將我們編譯出來的可執行文件讀入內存空間,然後執行,最後退出。

你編譯好的那個可執行程序只是一個文件,不是進程,可執行文件必須要載入內存,包裝成一個進程才能真正跑起來。進程是要依靠操作系統創建的,每個進程都有它的固有屬性,比如進程號(PID)、進程狀態、打開的文件等等,進程創建好之後,讀入你的程序,你的程序才被系統執行。

那麼,操作系統是如何創建進程的呢? 對於操作系統,進程就是一個數據結構 ,我們直接來看 Linux 的源碼:

task_struct 就是 Linux 內核對於一個進程的描述,也可以稱為「進程描述符」。源碼比較復雜,我這里就截取了一小部分比較常見的。

我們主要聊聊 mm 指針和 files 指針。 mm 指向的是進程的虛擬內存,也就是載入資源和可執行文件的地方; files 指針指向一個數組,這個數組里裝著所有該進程打開的文件的指針。

先說 files ,它是一個文件指針數組。一般來說,一個進程會從 files[0] 讀取輸入,將輸出寫入 files[1] ,將錯誤信息寫入 files[2] 。

舉個例子,以我們的角度 C 語言的 printf 函數是向命令行列印字元,但是從進程的角度來看,就是向 files[1] 寫入數據;同理, scanf 函數就是進程試圖從 files[0] 這個文件中讀取數據。

每個進程被創建時, files 的前三位被填入默認值,分別指向標准輸入流、標准輸出流、標准錯誤流。我們常說的「文件描述符」就是指這個文件指針數組的索引 ,所以程序的文件描述符默認情況下 0 是輸入,1 是輸出,2 是錯誤。

我們可以重新畫一幅圖:

對於一般的計算機,輸入流是鍵盤,輸出流是顯示器,錯誤流也是顯示器,所以現在這個進程和內核連了三根線。因為硬體都是由內核管理的,我們的進程需要通過「系統調用」讓內核進程訪問硬體資源。

PS:不要忘了,Linux 中一切都被抽象成文件,設備也是文件,可以進行讀和寫。

如果我們寫的程序需要其他資源,比如打開一個文件進行讀寫,這也很簡單,進行系統調用,讓內核把文件打開,這個文件就會被放到 files 的第 4 個位置,對應文件描述符 3:

明白了這個原理, 輸入重定向 就很好理解了,程序想讀取數據的時候就會去 files[0] 讀取,所以我們只要把 files[0] 指向一個文件,那麼程序就會從這個文件中讀取數據,而不是從鍵盤:

同理, 輸出重定向 就是把 files[1] 指向一個文件,那麼程序的輸出就不會寫入到顯示器,而是寫入到這個文件中:

錯誤重定向也是一樣的,就不再贅述。

管道符其實也是異曲同工,把一個進程的輸出流和另一個進程的輸入流接起一條「管道」,數據就在其中傳遞,不得不說這種設計思想真的很巧妙:

到這里,你可能也看出「Linux 中一切皆文件」設計思路的高明了,不管是設備、另一個進程、socket 套接字還是真正的文件,全部都可以讀寫,統一裝進一個簡單的 files 數組,進程通過簡單的文件描述符訪問相應資源,具體細節交於操作系統,有效解耦,優美高效。

首先要明確的是,多進程和多線程都是並發,都可以提高處理器的利用效率,所以現在的關鍵是,多線程和多進程有啥區別。

為什麼說 Linux 中線程和進程基本沒有區別呢,因為從 Linux 內核的角度來看,並沒有把線程和進程區別對待。

我們知道系統調用 fork() 可以新建一個子進程,函數 pthread() 可以新建一個線程。 但無論線程還是進程,都是用 task_struct 結構表示的,唯一的區別就是共享的數據區域不同 。

換句話說,線程看起來跟進程沒有區別,只是線程的某些數據區域和其父進程是共享的,而子進程是拷貝副本,而不是共享。就比如說, mm 結構和 files 結構在線程中都是共享的,我畫兩張圖你就明白了:

所以說,我們的多線程程序要利用鎖機制,避免多個線程同時往同一區域寫入數據,否則可能造成數據錯亂。

那麼你可能問, 既然進程和線程差不多,而且多進程數據不共享,即不存在數據錯亂的問題,為什麼多線程的使用比多進程普遍得多呢 ?

因為現實中數據共享的並發更普遍呀,比如十個人同時從一個賬戶取十元,我們希望的是這個共享賬戶的余額正確減少一百元,而不是希望每人獲得一個賬戶的拷貝,每個拷貝賬戶減少十元。

當然,必須要說明的是, 只有 Linux 系統將線程看做共享數據的進程 ,不對其做特殊看待 ,其他的很多操作系統是對線程和進程區別對待的,線程有其特有的數據結構,我個人認為不如 Linux 的這種設計簡潔,增加了系統的復雜度。

在 Linux 中新建線程和進程的效率都是很高的,對於新建進程時內存區域拷貝的問題,Linux 採用了 -on-write 的策略優化,也就是並不真正復制父進程的內存空間,而是等到需要寫操作時才去復制。 所以 Linux 中新建進程和新建線程都是很迅速的

⑤ linux什麼是進程

您好,方法
linux是一個多用戶多任務的操作系統,多用戶是指多個用戶可以在同一個時間用計算機,多任務是指linux可以同時執行那個多個任務,它可以在還未執行完一個任務時又執行另一個任務。
每當運行一個任務時,系統就會啟動一個進程,進程是一個程序在其自身的虛擬地址空間中的一次執行活動,之所以要創建進程,就是為了使多個程序可以並發的執行。從而提高系統的資源利用率和吞吐量。
程序只是一個靜態的指令集合,兒進程是一個程序的動態執行過程,它具有生命期,是動態的產生和消亡的。
方法2
1、進程是資源申請,調度和獨立運行的單位,它使用系統中的運行資源,而程序不能申請系統資源,不能被系統調度,也不能作為獨立運行的單位,它不佔用系統的運行資源,
2、進程和程序無意義對應的關系,一方面一個程序可以由多個進程公用,即一個程序在運行過程中可以產生多個進程,另一個方面,一個進程在生命期內可以順序的執行若干個程序。
3、在linux系統中總是又很多的進程同時運行,系統根據進程號pid區分不同的進程,系統啟動後的第一個進程是init,它的pid是1,init是唯一一個由系統內核直接運行的進程。
4、新的進程可以用系統調用fork()來產生,就是從一個已經存在的舊進程中分出一個新進程來,舊進程就是新進程的父進程。

⑥ linux詳解五(進程管理)

一、在linux中,每一個程序都有自己的一個進程,都有一個進程id號。

二,每一個進程都有一個父進程。

三、進程有兩種存在方式:前台運行,後台運行。

四、一般的服務都是後台運行的,基本的程序都是前台運行的。

看父進程,我們一般是用樹結構來查看。

pstree

    -p:顯示父id

    -u:顯示用戶組

kill -9 +進程的id

⑦ Linux裡面什麼是僵屍進程

僵屍進程是當子進程比父進程先結束,而父進程又沒有回收子進程,釋放子進程佔用的資源,此時子進程都將成為一個僵屍進程。如果父進程先退出,子進程被init接管,子進程退出後init會收回其佔用的相關資源。

我們都知道進程的工作原理。我們啟動一個程序,開始我們的任務,然後等任務結束了,我們就停止這個進程。進程停止後,該進程就會從進程表中移除。

你可以通過System-Monitor查看當前進程。

In UNIX System terminology, a process that has terminated,but whose parent
has not yet waited for it, is called a
zombie.在Unix系統中,一個進程結束了,但是它的父進程沒有等待它,那麼它將變成一個僵屍進程。但是如果該進程的父進程已經先結束了,那麼該進程就不會變僵屍進程,因為每個進程結束的時候,系統都會掃描當前系統中所運行的所有進程,看有沒有哪個進程是剛剛結束的這個進程的子進程,如果是的話,就由init來接管他,成為他的父進程。

怎麼查看僵屍進程?

利用命令ps,可以看到有父進程ID為1的進程是孤兒進程;s狀態為z的是僵屍進程。

注意:孤兒進程是尚未終止但已停止的進程,但其父進程已經終止,由init收養;而僵屍進程則是已終止的進程,其父進程不一定終止。

⑧ 如何去理解Linux中進程,線程等概念

對於linux來說,則沒有很明確的進程、線程概念。首先linux只有進程而沒有線程,然而它的進程又可以表現得像windows下的線程。linux利用fork()和exec函數族來操作多線程。fork()函數可以在進程執行的任何階段被調用,一旦調用,當前進程就被分叉成兩個進程——父進程和子進程,兩者擁有相同的代碼段和暫時相同的數據段(雖然暫時相同,但從分叉開的時刻就是邏輯上的兩個數據段了,之所以說是邏輯上的,是因為這里是「寫時復制」機制,也就是,除非萬不得已有一個進程對數據段進行了寫操作,否則系統不去復制數據段,這樣達到了負擔最小),兩者的區別在於fork()函數返回值,對於子進程來說返回為0,對於父進程來說返回的是子進程id,因此可以通過if(fork()==0)…else…來讓父子進程執行不同的代碼段,從而實現「分叉」。
exec函數族的函數的作用則是啟動另一個程序的新進程,然後完全用那個進程來代替自己(代碼段被替換,數據段和堆棧被廢棄,只保留原有進程id)。這樣,如果在fork()之後,在子進程代碼段里用exec啟動另一個進程,就相當於windows下的CreateThread()的用處了,所以說linux下的進程可以表現得像windows下的線程。
然而linux下的進程不能像windows下線程那樣方便地通信,因為他們沒有共享數據段、地址空間等。它們之間的通信是通過所謂IPC(InterProcess Communication)來進行的。具體有管道(無名管道用於父子進程間通信,命名管道可以用於任意兩個進程間的通信)、共享內存(一個進程向系統申請一塊可以被共享的內存,其它進程通過標識符取得這塊內存,並將其連接到自己的地址空間中,效果上類似於windows下的多線程間的共享數據段),信號量,套接字。
標簽: 進程, 線程

⑨ linux進程的幾種狀態

Linux中進程分類

①交互進程:由一個shell啟動的進程,交互進程既可以在前台運行,也可以在後台運行。

②批處理進程:這種進程和終端沒有聯系,是一個進程序列。

③監控進程:也稱守護進程,是一個在後台運行且不受任何終端控制的特殊進程,用於執行特定的系統任務。

進程的狀態

①可運行狀態:此時進程正在運行或者正在運行隊列中等待准備運行。

②等待狀態:此時進程在等待一個事件的發生或某種系統資源。在Linux系統中等待狀態又細分為兩種等待狀態:可中斷的等待狀態和不可中斷的等待狀態。

③暫停狀態:處於暫停狀態的進程被暫停運行。

④僵死狀態:每個進程在運行結束後都會處於僵死狀態,等待父進程調用進而釋放系統資源,處於該狀態的進程已經運行結束,但是它的父進程還沒有釋放其系統資源。

⑩ linux 管道原理

Linux原理的學習,我打算由淺入深,從上之下,也就是先了解個大概再逐個深入。先了解一下Linux的進程先。

一、Linux進程上下文

Linux進程上下文,我理解就是進程組成元素的集合。包括進程描述符tast_struct,正文段,數據段,棧,寄存器內容,頁表等。

1)tast_struct

它是一種數據結構,存儲著進程的描述信息,例如pid,uid,狀態,信號項,打開文件表等。是進程管理和調度的重要依據。

2)用戶棧和核心棧

顧名思義,用戶棧是進程運行在用戶態使用的棧,含有用戶態執行時候函數調用的參數,局部變數等;核心棧是該進程運行在核心態下用的棧,保存調用系統函數所用的參數和調用序列。這兩個棧的指針都保存在tast_struct結構中。

3)寄存器

保存程序計數器,狀態字,通用寄存器,棧指針。

4)頁表

線性地址到物理地址的映射

5)正文段,數據段。

二、Linux進程的狀態

Linux中進程共有5個狀態:就緒,可中斷睡眠,不可中斷睡眠,暫停,僵死。也就是說,linux不區分就緒和運行,它們統一叫做就緒態。進程所處的狀態記錄在tast_struct中。

三、進程的控制

1)進程樹的形成

計算機啟動後,BIOS從磁碟引導扇區載入系統引導程序,它將Linux系統裝入內存,並跳到內核處執行,Linux內核就執行初始化工作:初始化硬體、初始化內部數據結構、建立進程0。進程0創建進程1,進程1是以後所有創建的進程的祖先,它負責初始化所有的用戶進程。進程1創建shell進程,shell進程顯示提示符,等待命令的輸入。

2)進程的創建

任何一個用戶進程的創建都是由現有的一個進程完成的,進程的創建要經過fork和exec兩個過程。Fork是為新進程分配相應的數據結構,並將父進程的相應上下文信息復制過來。Exec是將可執行文件的正文和數據轉入內存覆蓋它原來的(從父進程復制過來的),並開始執行正文段。

3)進程的終止

系統調用exit()就可自我終結,exit釋放除了tast_struct以外的所有上下文,父進程收到子進程終結的消息後,釋放子進程的tast_struct。

4)進程的調度

進程的調度是由schele()完成的,一種情況是,當處理機從核心態向用戶態轉換之前,它會檢查調度標志是否為1,如果是1,則運行schele(),執行進程的調度。另一種情況是進程自動放棄處理機,時候進行進程調度。

進程的調度過程分為兩步,首先利用相關策略選擇要執行的進程,然後進行上下文的切換。

四、進程的通信

進程的通信策略主要有,消息,管道,消息隊列,共享存儲區和信號量。

1)信息

消息機制主要是用來傳遞進程間的軟中斷信號,通知對方發生了非同步事件。發送進程將信號(約定好的符號)發送到目標進程的tast_struct中的信號項,接收進程看到有消息後就調用相應的處理程序,注意,處理程序必須到進程執行時候才能執行,不能立即響應。

2)管道

我理解就是兩個進程使用告訴緩沖區中的一個隊列(每兩個進程一個),發送進程將數據發送到管道入口,接收進程從管道出口讀數據。

3) 消息隊列

消息隊列是操作系統維護的一個個消息鏈表,發送進程根據消息標識符將消息添加到制定隊列中,接收進程從中讀取消息。

4)共享存儲區

在內存中開辟一個區域,是個進程共享的,也就是說進程可以把它附加到自己的地址空間中,對此區域中的數據進行操作。

5)信號量

控制進程的同步。

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