第三章 進程管理

时间：2021-10-31 11:14:03

可以參考《深入Linux內核架構》第二章閱讀筆記。

1. 進程 process

  • 程序本身並不是進程，進程是處於執行期的程序以及相關的資源的總稱。如：可執行代碼段、打開的文件、掛起的信號、內核內部數據、處理器狀態、一個或多個具有內存映射的內存地址空間以及一個或多個執行線程、存放全局變量的數據段等等。

  • 實際上，進程就是正在執行的程序代碼的實時結果。

  • 進程的另一個名字是任務（task）

2. 現代操作系統提供的兩種虛擬機制

  • 虛擬處理器：讓正在分享同一個處理器的多個進程都覺着自己在獨享處理器

  • 虛擬內存：讓進程在分配和管理內存時覺得自己擁有整個系統的所有內存資源

3. 進程描述符 task_struct

內核將進程的列表存放在叫做任務隊列（task list）的雙向循環鏈表中，鏈表中的每一項的類型都是task_struct，稱爲進程描述符，其中記錄了一個具體進程的所有信息。系統中的所有進程都通過其task_struct的tasks域串在一起。

4. 進程退出執行後會被設置爲僵死狀態，處於僵死態的進程所佔有的內存就是內核棧、thread_info結構體和task_struct機構，直到當它的父進程調用wait()或者waitpid()時，該進程的task_struct以及其所獨享的資源纔會全部釋放。

5. thread_info

在每個任務的內核棧的尾端都有一個struct thread_info結構體，該結構體中的task存放的是指向該任務實際task_struct的指針。

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注：上圖中應該將 struct thread_struct 寫成 struct thread_info。

如對於ARM64架構的處理器：

  1. /*
  2. * how to get the current stack pointer from C
  3. */
  4. registerunsignedlong current_stack_pointer asm("sp");
  6. /*
  7. * how to get the thread information struct from C
  8. */
  9. staticinlinestruct thread_info *current_thread_info(void) __attribute_const__;
  11. staticinlinestruct thread_info *current_thread_info(void)
  12. {
  13. return(struct thread_info *)
  14. (current_stack_pointer &~(THREAD_SIZE -1));
  15. }
其中，THREAD_SIZE的值是16384，即16KB，從這裏看到，對於ARM64系統，內核棧的大小是16KB，頁大小是8KB。

6. current

使用current宏可以獲得當前正在運行的進程的task_struct，定義如下：

  1. #define get_current()(current_thread_info()->task)
  2. #define current get_current()

在進程通過系統調用或者觸發某個異常陷入內盒空間時，current宏才有效。

7. PID

  • 內核通過一個唯一的進程標識值(process identification value)或者PID來標識每個進程。

  • 類型是pid_t，存放在task_struct的pid域

  • 目前PID的最大值是32768，表示系統中允許同時存在的進程的最大數目，可以通過修改/proc/sys/kernel/pid_max改變這個值。

8. 進程的狀態

在task_struct的state域描述了進程的當前狀態。一共有五種：

第三章 進程管理

注：TASK_RUNNING —— 進程是可執行的；它或者正在執行，或者在運行隊列中等待。

9. 可以通過宏set_task_state(task, state)或者set_current_state(state)改變進程的狀態。

10. init進程的PID是1，task_struct的parent域指向其父進程，children域爲該進程的子進程鏈表。

11. 線程

  • Linux內核並沒有線程這一概念，它把所有的線程都當做進程來實現，線程僅僅被視爲一個與其他進程共享某些資源的進程

  • 創建線程：

    1. clone(CLONE_VM | CLONE_FS | CLONE_FILES | CLONE_SIGHAND,0)
    說明：
參數標誌 含義
CLONE_FILES 父子進程共享打開的文件
CLONE_FS 父子進程共享文件系統信息
CLONE_SIGHAND 父子進程共享信號處理函數及背阻斷的信號

CLONE_VM

 父子進程共享地址空間

12. 內核線程

  • 獨立運行與內核空間的標準進程

  • 跟普通進程的區別是內核線程沒有獨立的地址空間（其task_struct的mm域爲NULL），只在內核空間運行

  • 跟普通進程一樣可以被調度和搶佔

  • 內核線程的創建也會調用clone

 

完。





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