linux内核分析 第3章读书笔记

第三章 进程管理

一、进程

1.进程

进程就是处于执行期的程序。
进程就是正在执行的程序代码的实时结果。
进程是处于执行期的程序以及相关的资源的总称。
进程包括代码段和其他资源。

2.线程

执行线程，简称线程，是在进程中活动的对象。
内核调度的对象是线程而不是进程。
Linux对线程并不特别区分，视其为特殊的进程。

3.虚拟处理器和虚拟内存

在现代操作系统中，进程提供两种虚拟机制：虚拟处理器和虚拟内存。
包含在同一个进程中的线程可以共享虚拟内存，但是每个都拥有各自的虚拟处理器。

4.几个函数

fork()：创建新进程
exec()：创建新的地址空间并把新的程序载入其中
clone()：fork实际由clone实现
exit()：退出执行
wait4()：父进程查询子进程是否终结
wait()、waitpid()：程序退出执行后变为僵死状态，调用这两个消灭掉。

二、进程描述符及任务结构

内核把进程的列表存放在叫做任务队列的双向循环链表中。
链表中的每一项都是进程描述符。
进程描述符的类型为task_struct。

1.分配进程描述符

Linux通过slab分配器分配task_struct结构——能达到对象复用和缓存着色的目的。
slab分配器——动态生成，只需在栈底或者栈顶创建一个新的结构struct thread_info。
每个任务的thread_info结构在它的内核栈的尾端分配。
结构中task域中存放的是指向该任务实际task_struct的指针。

2.进程描述符的存放

内核通过一个唯一的进程标识值PID来标识每个进程。
pid类型为pid_t，实际上就是一个int类型，最大值默认设置为32768，上限私改/proc/sys/kernel/pid_max。
pid存放在各自进程描述符中。

3.进程状态

进程描述符中的state域是用来描述进程当前状态的。共有五种状态，标志如下：

TASK_RUNNING（运行）：进程是可执行的，或者正在执行，或者在运行队列中等待执行
TASK_INTERRUPTIBLE（可中断）：进程正在睡眠/被阻塞
TASK_UNINTERRUPTIBLE（不可中断）：睡眠/被阻塞进程不被信号唤醒
TASK_TRACED：被其他进程跟踪的进程
TASK_STOPPED（停止）：进程停止执行；进程没有投入运行也不能投入运行。
接收到SIGSTOP、SIGTSTP、SIGTTIN、SIGTTOU等信号时，或者调试时收到任何信号，都可以进入这种状态。

4.设置当前进程状态

用set_task_state(task,state)函数。

5.进程上下文

程序执行系统调用或者触发异常后，会陷入内核空间，这时候内核代表进程执行，并且处于进程上下文中。
进程对内核的访问必须通过接口：系统调用和异常处理程序

6.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。

系统中的每一个进程必有一个父进程，可以拥有0个或多个子进程，拥有同一个父进程的进程叫做兄弟。
这种关系存放在进程描述符中，parent指针指向父进程task_struct，children是子进程链表。

三、进程创建

1.一般操作系统产生进程的机制：

在新的地址空间创建进程

读入可执行文件

执行

2.Unix的机制：

fork()和exec()。

fork():通过拷贝当前进程创建一个子进程。

exec():读取可执行文件并将其载入地址空间开始运行。