Linux操作系统分析进程精品PPT课件
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LINUX内核进程管理PPT幻灯片
❖ suid和sgid是根据POSIX标准引入的，在系统调用改变uid 和gid时，用于保留真正的uid和gid。
❖ fsuid和fsgid称为文件系统的uid和gid，用于对文件系统操
作时的合法性检查，是LINUX独特的标识类型。它们一般分
别和euid和egid一致，但在NFS文件系统中NFS服务器需要
SIGSTP、SIGTTIN 或SIGTTOU)的反应； 其二是受到父进程ptrace调用的控制，
而暂时将处理机交给控制进程。
35
◆ ZOMBIE： 僵尸状态。 表示进程结束但尚未消亡的一种状态。 此时进程已经结束运行并释放大部分资
源，但尚未释放进程控制块。
36
进程调度
调度程序(scheduler)用来实现进程状态 之间的转换。
0 1 //等待资源 2 4 //等待信号 8
29
◆ RUNNING： 正在运行，或者在就绪队列中等待运行
的进程。 也就是上面提到的运行态和就绪态进程
的综合。 一个进程处于RUNNING状态，并不代表
它一定在被执行。
31
由于在多任务系统中，各个就绪进程需 要并发执行，所以在某个特定时刻，这些处 于RUNNING状态的进程之中，只有一个能 够得到处理机，而其他进程必须在一个就绪 队列中等待。
4
2. 动态性
进程与程序的区别在于，程序只是一个静态的 指令集合，而进程是一个正在系统中活动的指令集 合。
在进程中加入了时间的概念。进程具有自己的 生命周期和各种不同的状态，这些概念在程序中都 是不具备的。
5
由于以上两个性质，又可以衍生出进程 的第三个重要特性，即并发性。
若干个进程可以在单处理机状态上并发 执行。注意并发性(concurrency)和多处理机 并行(parallel)是两个不同的概念。
LINUX内核进程管理PPT幻灯片
信号发生时，内核中断当前的进程，进 程执行处理函数来响应信号，结束后恢复正 常的进程处理。
信号有自己的名称和特定的编号，见表 3-1所示。
Hale Waihona Puke 19进程状态进程是一个动态的实体，故而它是有生 命的。
从创建到消亡，是一个进程的整个生命 周期。
在这个周期中，进程可能会经历各种不 同的状态。
一般来说，所有进程都要经历以下3种状 态。
❖ suid和sgid是根据POSIX标准引入的，在系统调用改变uid 和gid时，用于保留真正的uid和gid。
❖ fsuid和fsgid称为文件系统的uid和gid，用于对文件系统操
作时的合法性检查，是LINUX独特的标识类型。它们一般分
别和euid和egid一致，但在NFS文件系统中NFS服务器需要
16
3 进程的状态和调度
17
Linux系统信号
信号主要用于通知进程异步事件的发生。 在Linux中可以识别29种不同的信号，这些信号 中的大部分都有了预先定义好的意义，
进程可以显式的用kill或killpg系统调用来 向另一个进程发信号。
18
进程可以通过提供信号处理函数来取代 对于任意信号的缺省反应，这种缺省反应一 般都是终止进程。
uid=euid=fsuid， gid=egid=fsgid。
10
进程标识：
❖ uid和gid是运行进程的用户标识和用户组标识。
❖ euid和egid又称为有效的uid和gid。出于系统安全权限的考 虑，运行程序时要检查euid和egid的合法性。通常，uid等 于euid，gid等于egid。有时候，系统会赋予一般用户暂时 拥有root的uid和gid（作为用户进程的euid和egid），以便 于进行运作。
信号有自己的名称和特定的编号，见表 3-1所示。
Hale Waihona Puke 19进程状态进程是一个动态的实体，故而它是有生 命的。
从创建到消亡，是一个进程的整个生命 周期。
在这个周期中，进程可能会经历各种不 同的状态。
一般来说，所有进程都要经历以下3种状 态。
❖ suid和sgid是根据POSIX标准引入的，在系统调用改变uid 和gid时，用于保留真正的uid和gid。
❖ fsuid和fsgid称为文件系统的uid和gid，用于对文件系统操
作时的合法性检查，是LINUX独特的标识类型。它们一般分
别和euid和egid一致，但在NFS文件系统中NFS服务器需要
16
3 进程的状态和调度
17
Linux系统信号
信号主要用于通知进程异步事件的发生。 在Linux中可以识别29种不同的信号，这些信号 中的大部分都有了预先定义好的意义，
进程可以显式的用kill或killpg系统调用来 向另一个进程发信号。
18
进程可以通过提供信号处理函数来取代 对于任意信号的缺省反应，这种缺省反应一 般都是终止进程。
uid=euid=fsuid， gid=egid=fsgid。
10
进程标识：
❖ uid和gid是运行进程的用户标识和用户组标识。
❖ euid和egid又称为有效的uid和gid。出于系统安全权限的考 虑，运行程序时要检查euid和egid的合法性。通常，uid等 于euid，gid等于egid。有时候，系统会赋予一般用户暂时 拥有root的uid和gid（作为用户进程的euid和egid），以便 于进行运作。
Linux内核分析 第4章 进程和进程调度PPT课件
Linux操作系统分析
16
系统调用fork()的特点
➢ 子进程继承父进程的所有资源（PCB和内核堆栈除 外），并共享父进程的虚存空间
➢ 写时拷贝 (copy on write)：子进程在创建后共享父 进程的虚存内存空间，只是在两个进程中某一个进程 需要向虚拟内存写入数据时才拷贝相应部分的虚拟内 存。
priority是进程优先级。
它还表示分配给进程使用CPU的时间片数。
counter是进程使用CPU运行时间的计数值。随时钟滴答 减1。
counter=0时，进程的时间片已用完。 所有进程的counter=0 时，根据各自priority重新赋值
Linux操作系统分析
42
调度权值的计算
#define PF_USEDFPU 0x00100000 /* task used FPU this quantum (SMP) */
Linux操作系统分析
10
进程PCB的组织形式
➢ 哈希表:pidhash_next, pidhash_pprev
#define PIDHASH_SZ (4096>>2) Extern struct task_struct *pidhash[PIDHASH_SZ]; #define pid_hashfn(x) ((((x)>>8^(x))&(PIDHASH_SZ-1))
printf("parent process PID:%d\n",(int)getpid()); else
printf("child process PID:%d\n",(int)getpid()); }
Linux操作系统分析
33
课件Linux操作系统分析-PPT课件
使用PID (Process ID，PID)
每个进程的PID都存放在进程描述符的pid域中 0~32767 新pid的产生：get_pid
+1 循环
Linux Operating Systems Analysis 9
xlanchen@2007.9.25
获得一个进程的pid
系统调用getpidsys_getpid 关于进程组
比如current->pid返回在CPU上正在执行的进程的 PID
xlanchen@2007.9.25
Linux Operating Systems Analysis
14
进程链表
为了对给定类型的进程(比如所有在可运行状 态下的进程)进行有效的搜索，内核维护了几 个进程链表 所有进程链表
xlanchen@2007.9.25
在进程描述符中：
Linux Operating S和REMOVE_LINKS宏用来分别在 进程链表中插入和删除一个进程描述符。
xlanchen@2007.9.25
Linux Operating Systems Analysis
16
for_each_task宏扫描整个进程链表
进程描述符 进程的内核堆栈 进程处于内核态时使用， 不同于用户态堆栈 内核控制路径所用的堆栈 很少，因此对栈和描述符 来说，8KB足够了
xlanchen@2007.9.25
Linux Operating Systems Analysis
11
Task_union
C语言允许用如下的一个union结构来方便的表 示这样的一个混合体
linux操作系统课件7进程
fork示例
编译并运行这个程序： $gcc -o fork_test fork_test.c $./fork_test PID before fork()：1991 I am the parent process, my process ID is 1991 I am the child pro world. hello wold. 再运行一遍，输出结果可能不同。 读者考虑一下为什么？
进程介绍－进程状态
一般操作系统中进程有三个最基本的状态 运行态
阻塞态
就绪态
进程控制块
为了描述和控制进程的运行，系统为每个进程定 义了一个数据结构 —进程控制块 (process control block，PCB)，它是进程实体的一部分，是操作系统 中最重要的记录型数据结构。 进程控制块中记录了操作系统所需的、用于描述 进程当前情况以及控制进程运行的全部信息。操作系 统是根据进程控制块来对并发执行的进程进行控制和 管理的。
进程
进程介绍
进程控制块
进程的组织方式
进程调度 进程的创建
与进程相关的系统调用及其应用 与调度相关的系统调用及应用
并行与并发
现代计算机系统提供多道程序运行环境，这种环境可以由 多处理器结构构成，也可以由单处理器结构构成。 并行(Parallelism)：多个程序在不同的处理器上同时运行。 并发(Concurrency)：多个程序在单个处理器上按照一定 规则进行切换, 轮流运行。由于切换迅速，给用户的感觉 是每个用户独占自己的cpu，宏观上面看起来并行。
fork示例
#include <stdio.h> main() { int pid; /*此时仅有一个进程*/ printf(“PID before fork():%d\n”,(int)getpid()); pid=fork( ); /*此时已经有两个进程在同时运行*/ if(pid<0) printf("error in fork!"); else if(pid==0) printf("I am the child process, my process ID is%d\n",getpid()); else printf("I am the parent process, my process ID is%d\n",getpid()); printf(“hello world.\n”); }
Linux系统进程安全管精品PPT课件
PROC文件系统是一个虚拟的文件系统，通过文件系统的接口实现，用于输出系统的运 行状态。它以文件系统的形式，为操作系统本身和应用进程之间的通信提供了一个界面， 使应用程序能够安全、方便地获得系统当前的运行状况和内核的内部数据信息，并可以 修改某些系统的配置信息。另外，由于PROC以文件系统的接口实现，因此用户可以像 访问普通文件一样对其进行访问，但它只存在于内存之中，并不存在于真正的物理磁盘 当中。所以，当系统重启和电源关闭的时候，该系统中的数据和信息将全部消失。
统任务，如httpd、named等。
3.进程的属性
3.进程的属性
uptime：系统启动时间、已经运行的时间
和三个平均负载值（最近1秒，5秒，15秒的 负载值）。
processes：自最近一次刷新以来的运行
进程总数。
CPU states：显示用户模式，系统模式，
优先级进程（只有优先级为负的列入考虑） 和闲置等各种情况所占用CPU时间的百分比。
SIZE：该进程的代码大小加上数据大小再 加上堆栈空间大小的总数。单位是KB。
RSS：该进程占用的物理内存的总数量， 单位是KB。
SHARE：该进程使用共享内存的数量。 STAT ：S代表休眠状态；D代表不可中断
的休眠状态；R代表运行状态；Z代表僵死 状态；T代表停止或跟踪状态。
TIME：该进程自启动以来所占用的总 CPU时间。如果进入的是累计模式，那么 该时间还包括这个进程子进程所占用的时 间。且标题会变成CTIME。
top
-b
批处理
-c
显示完整的治命令
-Ｉ
忽略失效过程
-s
保密模式
-S
累积模式
-i<时间> 设置间隔时间
-u<用户名> 指定用户名
统任务，如httpd、named等。
3.进程的属性
3.进程的属性
uptime：系统启动时间、已经运行的时间
和三个平均负载值（最近1秒，5秒，15秒的 负载值）。
processes：自最近一次刷新以来的运行
进程总数。
CPU states：显示用户模式，系统模式，
优先级进程（只有优先级为负的列入考虑） 和闲置等各种情况所占用CPU时间的百分比。
SIZE：该进程的代码大小加上数据大小再 加上堆栈空间大小的总数。单位是KB。
RSS：该进程占用的物理内存的总数量， 单位是KB。
SHARE：该进程使用共享内存的数量。 STAT ：S代表休眠状态；D代表不可中断
的休眠状态；R代表运行状态；Z代表僵死 状态；T代表停止或跟踪状态。
TIME：该进程自启动以来所占用的总 CPU时间。如果进入的是累计模式，那么 该时间还包括这个进程子进程所占用的时 间。且标题会变成CTIME。
top
-b
批处理
-c
显示完整的治命令
-Ｉ
忽略失效过程
-s
保密模式
-S
累积模式
-i<时间> 设置间隔时间
-u<用户名> 指定用户名
Linux操作系统分析进程地址空间精品PPT课件
参见include/linux/mm_types.h 主要数据项的说明参见ULK3中文版354页
2020/10/28
Linux OS analysis
13
分配一个内存描述符
❖ copy_mm函数用来在fork()调用中从父进程拷贝内存描述符
➢ 其中间接调用mm_alloc_pgd来分配一个新的页表
❖ 如果进程试图访问一个有效的area之外的地址或者用不 正确的方式访问一个有效的area，内核将通过段异常 (segmentation fault)杀死这个进程
2020/10/28
Linux OS analysis
9
❖ 线性区中可以包含各种内容
➢ 可执行文件代码段的内存映射，就是.text section ➢ 数据段的内存映射，.data section ➢ zero page的内存映射用来包含未初始化的全局变量，.bss
线 性 空 间 ( 3GB~4GB)
2020/10/28
Linux OS analysis
3
内核态和用户态分配内存的不同
❖ 给用户态进程分配内存时
➢ 请求被认为是不紧迫的 ➢ 用户进程不可信任
❖ 因此，当用户态进程请求动态内存时，并没有立 即获得实际的物理页框，而仅仅获得对一个新的 线性地址区间的使用权
➢ 刚刚创建的新进程 ➢ 使用exec系统调用装载一个新的程序运行 ➢ 将一个文件（或部分）映射到进程地址空间中 ➢ 当用户堆栈不够用的时候，扩展堆栈对应的线性区 ➢ ……
2020/10/28
Linux OS analysis
7
与创建、删除线性区相关的系统调用
❖ brk( ) ❖ execve( )
Terminates the current process and destroys its address space
2020/10/28
Linux OS analysis
13
分配一个内存描述符
❖ copy_mm函数用来在fork()调用中从父进程拷贝内存描述符
➢ 其中间接调用mm_alloc_pgd来分配一个新的页表
❖ 如果进程试图访问一个有效的area之外的地址或者用不 正确的方式访问一个有效的area，内核将通过段异常 (segmentation fault)杀死这个进程
2020/10/28
Linux OS analysis
9
❖ 线性区中可以包含各种内容
➢ 可执行文件代码段的内存映射，就是.text section ➢ 数据段的内存映射，.data section ➢ zero page的内存映射用来包含未初始化的全局变量，.bss
线 性 空 间 ( 3GB~4GB)
2020/10/28
Linux OS analysis
3
内核态和用户态分配内存的不同
❖ 给用户态进程分配内存时
➢ 请求被认为是不紧迫的 ➢ 用户进程不可信任
❖ 因此，当用户态进程请求动态内存时，并没有立 即获得实际的物理页框，而仅仅获得对一个新的 线性地址区间的使用权
➢ 刚刚创建的新进程 ➢ 使用exec系统调用装载一个新的程序运行 ➢ 将一个文件（或部分）映射到进程地址空间中 ➢ 当用户堆栈不够用的时候，扩展堆栈对应的线性区 ➢ ……
2020/10/28
Linux OS analysis
7
与创建、删除线性区相关的系统调用
❖ brk( ) ❖ execve( )
Terminates the current process and destroys its address space
linux进程管理PPT课件
12.05.2020
.
10
Linux kill命令的格式
kill [-s 信号|-p ] [-a] 进程号...
kill -l [信号]
12.05.2020
.
7
Linux的命令ps显示的信息项
UID 进程属主的用户ID号 PID 进程ID号 PPID 父进程的ID号 C 进程最近使用CPU的估算。 STIME 进程开始时间,以“小时:分:秒”的形式给出 TTY 该进程建立时所对应的终端,“?”表示该进程不占用终端 TIME 报告进程累计使用的CPU时间。注意,尽管觉得有些命令(如sh) 已经运转了很长时间,但是它们真正使用CPU的时间往往很短。所以, 该字段的值往往是0:00 CMD 是command(命令)的缩写，往往表示进程所对应的命令名
Linux进程管理
计算机系
2009.3
Linux操作系统
Linux是一个多用户、多任务的操作系统， 这就意味着多个用户可以同时使用一个操作 系统，而每个用户又可以同时运行多个命令。 在这样的系统中，各种计算机资源（如文件、 内存、CPU等）的分配和管理都以进程为单 位。为了协调多个进程对这些共享资源的访 问，操作系统要跟踪所有进程的活动，以及 它们对系统资源的使用情况，实施对进程和 资源的动态管理。
12.05.2020
.
3
Linux进程状态转换
停止态
TASK_STOPPED
进程跟踪系统调用 执行syscall_trace()
sys_exit() schedule()
未申请到所需资源
sleep_on() schedule()
正在运行态 拥有cpu
僵死态
TASK_ZOMBIE
Linux操作系统课件ppt--第13次 进程管理
进程的控制命令— kill命令
用kill命令来杀死程序产生的进程来结束程序的运行。 格式1 ：
kill PID
格式2 ： kill -9 PID
“-9”为SIGKILL信号，属于强制结束 。
进程的前台与后台控制
前台与后台运行含义 前台与后台运行相关命令 command command ＆ jobs命令可以查看挂起到后台的进程 fg命令将后台挂起的进程恢复到前台来运行，格式为：
STAT
STIME
进程当前状态
进程开始执行的时间
%CPU
NI
占用的CPU时间与总时间的百分比
进程的优先级
进程状态含义
符号
S W
含义
睡眠状态 进程没有驻留页
符号
Z D
含义
僵尸状态 不间断睡眠
R
I
运行或准备运行状态
空闲
T
N
停止或追踪
低优先级的任务
进程的控制命令 —free命令
free命令 显示系统内存的使用情况，包括内存总量、已经使用内 存数量，空闲内存数量等信息。
选项 -a
-e -l
说明 显示所有用户进程
显示包括系统进程 的所有程 显示进程的详细列 表
选项 -f
-x -u
说明 显示进程的详细信 息
显示没有控制终端 的进程 显示用户名和启动 时间等信息
ps输出信息的含义
选项 UID 说明 进程所有者的用户名 选项 VSZ 说明 进程占用的虚拟内存空间(KB)
进程的控制命令—top命令
实时监控系统进程 top环境中常用的功能 排序 监视指定用户 指定刷新时间 删除指定的进程 查阅帮助 退出top环境
Linux操作系统分析.pptx
2019-11-25
6/14
请各位同学在下周上课之前，将分组名单通过 email的形式告知助教
助教联系方法：
裴建国：ustcowen@ 冯晓静：bangyan@
实验室地址：亲民楼316 电话：87161316
2019-11-25
了解Linux中文件、IO等内容，掌握文件、设备 的层次概念
2019-11-25
3/14
Text & Reference book
Understanding the Linux Kernel (O‘reilly) （中文版：深入 理解Linux内核）
课程主要参考2版，基于2.4.18内核的
一共点x次名 请假要有假条 原则上只允许病假（附就诊证明，证明可延后）；
事假必须有班主任在假条上签署意见
攻略四、关于考试
攻略五、关于课程反馈（附加分）
每位同学在课程中或结束后，进行课程反馈 意见中肯 欢迎多提批评意见，最好还有改进建议
2019-11-25
12/14
“宝剑锋从磨砺出， 梅花香自苦寒来”
Linux操作系统分析
中国科学技术大学计算机系 xxx
关于《Linux操作系统分析》
为什么要开这门课？ 这门课学什么？ 如何学好这门课？ 如何获得高分？
2019-11-25
2/14
目标
掌握Linux操作系统基本概念，进一步加深对操 作系统原理的理解
掌握一种典型的操作系统——Linux的内核构造 及其主要功能模块，从代码角度理解操作系统原 理相关的关键算法
7/14
课程反馈
请各位同学及时将课程相关的反馈信息通过 email反馈给我
Linux操作系统(2)(PPT分析)
2021-01-04
5
停止态
被唤醒
收到停止命 令而暂停
未申请到 所需资源
不可中断等等态
所需资源 已满足
僵死态
运行态
进程终止
未申请到 所需资源
进程调度
时间片到
就绪态
等等态
所需资源 已满足
2021-01-04
6
8.2.3 进程状态的切换时机
第一类是隐式地主动放弃CPU。这往往是因为需 要的资源目前不能获取，如执行read()、 selec()等系统调用的过程中。
2021-01-04
18
2. Linux进程间的消息队列进行通信
Linux进程间的通信也可以通过消息队列 进行。消息队列可以是单消息队列，也可以 是多消息队列(按消息类型)；既可以单向， 也可以双向通信；既可以仅和两个进程有关， 也可以被多个进程使用。
2021-01-04
19
8.3 Linux 存储器管理
8.3.1 Linux的虚拟内存管理 Linux的虚拟内存管理功能可以概括为以
下几点。 (1) 地址空间扩充。 (2) 进程保护。 (3) 内存映射。 (4) 物理内存分配。
2021-01-04
20
8.3.2 Linux系统采用三级页表
PGD表项下标
PMD表项下标
PT下标
页内偏移量
PGD基地址
物理地址
2021-01-04
10
4. 进程上下文切换
改变进程上下文的工作很复杂，是由系统 调用execve()实现的。它用一个可执行文件 的副本覆盖该进程的内存空间。
2021-01-04
11
8.2.5 Linux 线程
Linux并不确切区分进程与线程，或者说 没有真正意义上的线程概念，但通过clone() 系统调用，可以支持轻量级进程 (Lightweight Process)。
处理机理之Linux进程管理-PPT课件
Linux进程管理
张惠娟 副教授
Ms.zhj163
1
内容
• 进程组成
• 进程环境 • 进程管理内容 • 进程控制块 • 进程状态 • 进程调度 • 进程控制 • 进程通信
2
进程组成
Linux是一个多任务多用户操作系统，采用进 程模型。
进程都具有一定的功能和权限，运行在各 自独立的虚拟地址空间，彼此独立，且通过 通信机制实现同步互斥，通过调度程序实现 合理调度。
27
进程调度
时机2
当前进程时间片用完时
时机3
进程从系统调用返回到用户态时
时机4
中断处理后，进程返回到用户态时。
28
进程控制
系统初始化后，建立第一个task_struct数 据结构INIT_TASK。
新进程创建时，系统从内存分配新 task_struct，占据1680个字节。
10
进程控制块
进程标识 进程状态和标志
11
进程控制块
进程的族亲关系
12
进程控制块
进程间链接信息
进程调度信息
13
进程控制块
进程的时间信息
#define TASK_ZOMBIE
4
#define TASK_STOPPED
8
#define TASK_SWAPPING
16
17
18
进程调度
调度方法 调度策略 调度参数 调度方法 调度时机
19
进程调度
调度方法
Linux进程调度方式 采用抢占调度方式 （内核不抢占）
进程分为普通进程和实时进程，分别采 用不同的调度策略，实时进程的优先级 高于普通进程。
24
进程调度
张惠娟 副教授
Ms.zhj163
1
内容
• 进程组成
• 进程环境 • 进程管理内容 • 进程控制块 • 进程状态 • 进程调度 • 进程控制 • 进程通信
2
进程组成
Linux是一个多任务多用户操作系统，采用进 程模型。
进程都具有一定的功能和权限，运行在各 自独立的虚拟地址空间，彼此独立，且通过 通信机制实现同步互斥，通过调度程序实现 合理调度。
27
进程调度
时机2
当前进程时间片用完时
时机3
进程从系统调用返回到用户态时
时机4
中断处理后，进程返回到用户态时。
28
进程控制
系统初始化后，建立第一个task_struct数 据结构INIT_TASK。
新进程创建时，系统从内存分配新 task_struct，占据1680个字节。
10
进程控制块
进程标识 进程状态和标志
11
进程控制块
进程的族亲关系
12
进程控制块
进程间链接信息
进程调度信息
13
进程控制块
进程的时间信息
#define TASK_ZOMBIE
4
#define TASK_STOPPED
8
#define TASK_SWAPPING
16
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18
进程调度
调度方法 调度策略 调度参数 调度方法 调度时机
19
进程调度
调度方法
Linux进程调度方式 采用抢占调度方式 （内核不抢占）
进程分为普通进程和实时进程，分别采 用不同的调度策略，实时进程的优先级 高于普通进程。
24
进程调度
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2020/10/11
Struct pid的cache
关于名字空间的更多信息，参见： Linux操作系统分析 Nsproxy1.3c以及pid_namespace.ch
Init_pid_ns
2020/10/11
在start_kernel中，调用pidmap_init进行合理的初始化
在kernel_init中，被修改为init进程
2020/10/11
Linux操作系统分析
10
进程的PID
❖进程的pid字段
include/linux/types.h
Pid最大值，参见kernel/pid.c
include/asm-XXX/posix_typesYYY.h
顺序使用 && 循环使用
include/linux/threads.h
2020/10/11
线程
❖ 进程是执行程序的一个实例 ❖ 进程和程序的区别
➢ 几个进程可以并发的执行一个程序 ➢ 一个进程可以顺序的执行几个程序
❖ 线程和进程的区别 ❖ Linux 2.4内核以及之前的版本都不支持线程
➢ 2.6内核中有thread，但仍不是线程
❖ Linux中的线程是在用户态实现的，不是本课程的内容
❖ 但Linux内核对用户态线程有一定的辅助支持
Linux操作系统分析
17进程Biblioteka 进程的内核堆栈❖Linux为每个进程分配一个8KB大小的内存区域 ，用于存放该进程两个不同的数据结构：
➢ Thread_info ➢ 进程的内核堆栈
• 进程处于内核态时使用， 不同于用户态堆栈
• 内核控制路径所用的堆栈 很少，因此对栈和Thread_info 来说，8KB足够了
❖举例：
➢ 比如current->pid返回在CPU上正在执行的进程的PID
2020/10/11
Linux操作系统分析
24
进程链表
❖为了对给定类型的进程(比如所有在可运行状态 下的进程)进行有效的搜索，内核维护了几个进 程链表
2020/10/11
Linux操作系统分析
5
进程描述符
❖为了管理进程，内核必须对每个进程进行清晰的 描述。
❖进程描述符提供了内核所需了解的进程信息
➢ 源码include/linux/sched.h定义 struct task_struct
➢ 数据结构很庞大
基本信息 管理信息 控制信息
2020/10/11
Linux操作系统分析
Linux的进程
主要内容
❖进程描述符 ❖进程切换 ❖进程的创建和删除 ❖进程调度
2020/10/11
Linux操作系统分析
3
主要内容
❖进程描述符 ❖进程切换 ❖进程的创建和删除 ❖进程调度
2020/10/11
Linux操作系统分析
4
进程和线程
❖ 多道程序对操作系统的需求进程 ❖ 进一步提高并发度，对操作系统的需求
EXIT_DEAD 或者
TASK_DEAD
2020/10/11
Linux操作系统分析
9
标识一个进程
❖使用进程描述符地址
➢ 进程和进程描述符之间有非常严格的一一对应关系， 使得用32位进程描述符地址标识进程非常方便
❖使用PID (Process ID，PID)
➢ 每个进程的PID都存放在进程描述符的pid域中
Linux操作系统分析
11
stuct pid
❖阅读include/linux/pid.h中
➢ “What is struct pid?”
2020/10/11
Linux操作系统分析
12
Pid的管理和分配
❖创建一个进程时，
do_forkcopy_processalloc_pid
Pid位图
❖Pid名字空间
以及include/asm-x86/thread_info_32.h
2020/10/11
Linux操作系统分析
19
❖ 进程描述符的分配/回收/访问
❖ Thread_info的分配/回收/访问
➢ alloc_thread_info ➢ free_thread_info
2020/10/11
Linux操作系统分析
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2020/10/11
Linux操作系统分析
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Linux2.6进程的状态
2020/10/11
include/linux/sched.h
Linux操作系统分析
简单过一下，与状态相关的一些宏 1）组合状态 2）状态判断 3）状态设置
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进程状态转换图
EXIT_ZOMBIE 或者
kernel/pid.c
kernel/pid.c
2020/10/11
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用户如何获得一个进程的pid
❖系统调用getpid
❖关于进程组
➢ 使用组链表 ➢ 所有进程共享组内第一个进程的pid
数据：tgid
❖单独一个进程可以看成只有一个进程的组
❖getpid返回组pid
2020/10/11
2020/10/11
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Thread_info
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Thread_union
❖C语言允许用如下的一个union结构来方便的表示 这样的一个混合体
include/linux/sched.h
thread_info由体系结构相关部分定义 阅读include/asm-x86/thread_info.h
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8191=8192-1=0x2000-1=0x1fff Linux操作系统取分析反：0xffffe20200（最后13位为0）
Current宏
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Current宏的使用
❖Current宏可以看成当前进程的进程描述符指针 ，在内核中直接使用
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分配第一个位图页 初始化struct pid的cache
2020/10/11
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❖阅读alloc_pid、 alloc_pidmap函数
❖ 掌握基于位图的pid分配方法
❖last_pid+1，或者下一个bit0，或者一个新的map的第 一个bit或者从头开始（300以后）
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current_thread_info
❖从刚才看到的thread_info和内核态堆栈之间的配 对，内核可以很容易的从esp寄存器的值获得当 前在CPU上运行的进程的描述符指针
❖因为这个内存区是8KB=213大小，内核必须做的 就是让esp有13位的有效位，以获得进程描述符 的基地址