进程

进程

• 进程
  • 分配系统资源的实体（CPU、内存等）
  • 创建时，子进程拷贝父进程的地址空间
• 轻量级进程
  • 用于实现线程
  • 与进程相比，轻量级线程共享一些资源（地址空间，打开的文件等）
• 线程
  • 系统调度的最小单位

进程描述符

• 进程描述符

  • 包含进程的优先级、状态、地址空间等信息（与进程相关的所有信息）
    

• 进程状态:在进程标识符的state字段中

  • 可运行状态（TASK_RUNNING）
    • 要么在CPU上执行，要么准备执行
  • 可中断的等待状态（TASK_INTERRUPTIBLE）
    • 进程被挂起，直到某个条件为真。（硬件中断、系统资源可用、信号等）
  • 不可中断的等待状态（TASK_UNINTERRUPTIBLE）
    • 信号不能改变进程状态
  • 暂停状态
  • 跟踪状态
  • 僵死状态
    • 进程已终止，但父进程未发布wait系统调用，导致内核不能丢弃子进程的进程描述符中的数据
  • 僵死撤销状态

• 进程标识

  • PID: 进程标识符，存放在进程描述符的PID字段中
  • 如何从进程的PID快速找到进程的描述符指针（很常用，如kill）
    • thread_info结构与内核态堆栈放在一起，内核可以通过esp寄存器的值获得当前在CPU上正在运行进程的thread_info,thread_info指向进程描述符
      
    • pidhash：PID与进程描述符指针的Hash表
  • 进程链表
    • 双向链表，把所有进程描述符链接起来
  • TASK_RUNNING状态的进程链表
    • 所有可运行的进程放在该链表中
    • 链表不按优先级排列，导致调度时需要扫描整个链表，找出优先级最高的进程
    • Linux 2.6: 每种优先权对应一个不同的链表

进程切换

• 硬件上下文
  • 进程恢复执行前必须装入寄存器的一组数据
  • 一部分存放在任务状态段（TSS），剩余部分存放在内核态堆栈
  • 进程切换只发生在内核态
• 进程切换
  • 切换页全局目录，安装新的地址空间
  • 切换内核态堆栈和硬件上下文

创建进程

• 传统方法：子进程复制父进程所有资源，需要拷贝父进程的整个地址空间
• Linux的改进：
  • 写时复制
  • 轻量级进程：允许子进程共享父进程的内存地址空间（页表、打开文件表等）
• clone, fork, vfork
• 内核线程
  • 只运行在内核态
  • 进程0：所有进程的祖先进程
  • 进程1：init进程

    撤销进程

• 进程终止
• 进程删除
  • 为什么子进程退出后不立刻删除进程的进程描述符？
    • 父进程需要通过子进程的进程描述符知道子进程的状态
  • 僵死状态：已终止进程的进程描述符仍然占据RAM