1.进程调用
2.CPU分配
3.进程创建
4.进程调度
5.内存分配与回收
6.进程类型
7.进程状态
8.IO过程
9.IPC
一、Linux进程及作业管理
1.进程调用：
call:调用别人实现编写好的功能模块
可以基于{system call/lib调用}或者混合调用
系统调用：通常在内核发生
库调用：有的可能是一个独立的模块，有的可能是对系统调用的二次封装
进程调用意味着什么？
CPU指令：普通指令：ring3 //任何应用程序都可以执行
特权指令：ring0//不允许程序随意调用，由内核调用，来实现硬件平台的管理
任何程序需要运行特权指令，OS把其封装成调用，必须要向内核发起调用，由内核执行
system call在ring3，发起在ring0运行，然后调用完成后返回ring3
该进程需要运行ring0的指令的时候：发起软中断，目的在于发起system call
//内核把该代码载入cpu，把执行结果返回给调用者，调用后继续运行后续代码
//程序需要暂停运行：system call之后继续运行，这叫软中断
CPU指令分为：
特权指令：ring 0 //root环，内存寻址，内存控制，设置内存的访问权限为w/r
//普通用户的特权指令是不允许运行特权指令的
//内核级别和OS级别代码，才会去运行特权指令
ring1，ring2，//历史原因，没有使用
用户指令：ring3
运行用户代码的时候：用户模式/用户空间
进程发起system call，需要软中断：内核模式/内核空间
例如mkdir /tmp/a :这就需要一次中断，因为要对硬件进行操作
内核的作用：进程管理，fs，network functions
cpu会在用户指令和内核指令之间来回切换：模式切换
一般：70%代码在用户进程，其他的内核进程最好
2.CPU如何进行资源分配//假如cpu只有一个
时间片切割：time split
进程有优先级的概念：轮流使用CPU
1.假如一个进程霸占cpu不放
需要一个仲裁机制：内核(进程管理:负责进程调度)
2.保存进程状态
在cpu上的寄存器上，cpu上有寄存器：保存的是当前进程的状态
一旦切换到下一个指令后，这些值都会发生改变
进程保护与恢复：
现场信息：由内核负责保存，在内存中存放
进程信息：进程号，占用的内存号，状态，cpu时间分配等
切换由内核完成，
linux内核存储的进程信息的固定格式：task struct //task结构体
//结构体信息，使用链表存储，方便查找
//多个任务的task struct组成的链表：task list
process：运行中的程序的一个副本
存在生命周期
//程序是一个静态的文件
3.当中断发生的时候，必须由内核接管一切
3.进程创建
每一个进程的组织结构都是一样的
内核创建了第一个进程：init
init：上帝的使者
//init创建后，意味着用户空间也被创建出来了
相当于总代理：
他可以创建子进程，子进程创建子进程
父子关系
进程：都由其父进程创建 //需要向内核申请
fork()，clone() //创建子进程[可以为同一段内存空间]，只有在子进程需要写数据的时候，才分家CoW(写时复制)分配另外一段空间
//进程=指令+数据，需要写数据的时候，CoW复制一份，进行分家
进程终止的话：释放空间，父进程负责
父进程创建子进程：为了让子进程运行某一特定任务，子进程完成后，需要进行销毁
系统调用：
read(),write(),open()
并行执行，以线程运行：很普遍//一个父程序，创建其子进程，其线程可以同时运行在其他cpu上
一个进程可以产生多个线程，并行运行//多核
4.进程调度
优先级：划分了固定个数：//kernel 2.6之后
0-99：实时优先级 //数字越大优先级越高
100-139:静态优先级//用户可指定，数字越小，优先级越高
nice值:-20-+19 //100-139 ，-20:100 +19:100 //调整优先级
Linux内核为了快速实现进程的调度：把系统上代运行的进程分了140个队列
相同优先级的拍一队 //只需扫描队列的首部即可
Big O：算法复杂度
O(1),O(logn),O(n),O(n^2),O(2^n)
每一对运行队列都有两队：//当运行队列完成后，和过期队列对换身份
运行队列：真正扫描的
过期队列：已经被调度过的队列
task struck中存放的数据：
state,thread_info,flags,mm,tty,....
线程，内存信息，tty，fs，files，信号等
5.内存的分配与回收，创建等
内存分片：4K大小，单个成为page
page frame:页框，用来存储页面数据
存储page//页框中存储的数据成为页数据
内存不能预测进程需要多少空间来使用：假设
---------------------------------|
|--------|-----------------------|//内存
内核占用 | 其他进程使用
把其他的内存：切割成固定大小的片段page，把这些片段分配给其他进程
内存占用的大小：不是固定的，后期可能会增长的
进程启动后，内核把众多分散的空闲的空间中找，拼凑起来分配给该进程
内存中存在大量的：page frame组成
而这些page frame：都以不连续或者部分连续的方式组成
页对应的是线性地址的东西 而页框对应的是物理地址 是实际的存储区域
告诉进程是连续的：通过一个中间层，伪装
每一个系统都认为：世界上只存在两个人，自己和内核
进程的线性地址空间：每一个进程都假设自己有3G(32bit)的内存可用
物理地址空间：真正占用的空间可能只有很少
//他们之间是离散对应的，虚拟内存机制
LRU：最近最少使用算法
线性地址空间映射到内存空间
进程只能访问：线性地址空间，
MMU:Memory Management Unit//内存管理单元：负责内存线性内存和物理内存之间的映射
一旦内存不够使用：LRU算法，置换到swap中，轮到该进程的时候，再次换回去
//内核为每一个进程都保存有一个task_struck:记录了线性地址空间和物理地址空间的对应关系
有些程序的数据是必须在内存中的：常驻内存集
能够交换出去的：虚拟内存集
Linux内核：抢占式多任务//进程优先级高的抢占进程优先级低的
可以把别人运行所用的CPU时间片抢过来
只有在相应的时间点，才可以抢，不能进程刚上线，就开始抢了
6.进程类型：
守护进程：daemon，由内核在系统引导时启动的进程
前台进程：用户通过终端启用的进程//和终端相关
注意：也可把在前台启动的进程送往后台，以守护模式运行
7.进程状态：
运行态：running
就绪态：ready
睡眠态:
可中断睡眠：interruptable
//CPU时间片到了就可以直接运行
不可中断睡眠：uninterruptable //例如一个进程需要等待加载一个大文件，即使下一个cpu时间片到了，也没有满足运行条件
//进程等待的这个过程做什么呢？不可能让他占领cpu，只能让他把cpu让出来，让其他进程运行，直到该进程满足该条件
//这就叫做一次IO过程
//IO过程:某一进程需要加载的数据，内存中没有，就不得不请求内核从磁盘把数据装入到内存
//进程是没有权限，加载数据到内存中的，只有向内核申请，但是内核通常只是加载的数据，是加载到内核空间中的内存中的
停止态：暂停于内存中，但不会被调度，除非手动启动之，stopped
僵死状态：zombie,一个子进程被创建后，并且任务完成后，等待被父进程清理
//父进程挂了，但是子进程依然存在
8.IO过程：
1.数据首先从磁盘装入到内核内存中去
2.复制一份到进程内存中去
进程的分类：
CPU-Bound //CPU密集型
IO-Bound //IO密集型
9.IPC
IPC：inter preocess communication：进程间通信
//进程是意识不到其他进程的存在的
同一主机上：
signal //常见通信方式
shm:shared memory
semerphor:
不同主机上：
rpc:remote procecure call //远程过程调用
socket：基于套接字的通信
//一个进程监听在一个位置上，可以接受别人发送的消息
//一端只管向socket发数据，内核会自动把数据传送到另一端，另一单
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