Linux的进程管理(一)

内核栈
thread_info
task_struct *task
void* stack
task_struct
进程间的关系
1. 父子关系：parent，real_parent，children 2. 兄弟关系：sibling 3. 线程组关系：tgid, group_leader, thread_group 4. 进程组关系: signal->pgrp 5. 会话组关系: signal->session 6. 被调试关系：ptrace_children, ptrace_list 7. 系统中所有进程的task_struct被串成一个双向循环链表
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struct pid
struct pid_link { int nr; // pid的数值 struct hlist_node pid_chain; struct list_head pid_list;
}
struct task_struct { … struct pid_link pids[4]; …
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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
以及include/asm-x86/thread_info_32.h
pidmap_array包含32768个位，刚好放到一个页框中。 3. alloc_pid是如何实现的？（last_pid变量）
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如何由PID获得对应的进程描述符
1. 如何实现find_task_by_pid(nr)？ 2. pidhash table(固定数组，一般占4个页框，2048个表项)
Thread_info
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用户态到内核态的切换
1. 用户态和内核态的区别？ 2. 从用户态切换到内核态的3种方式：
• 系统调用：int 80 或 sysinter • 中断 • 异常
3. 从用户态切换到内核态后：
• 进程上下文（主要指页表）不切换 • CPU自动切换到当前进程对应的内核态堆栈工作 • CPU自动将用户态的寄存器状态和返回地址存放到内核栈
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进程间的关系
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进程启动
手工启动
前台启动：shell中输入命令：program 后台启动：shell中输入命令：program&
调度启动
利用at命令在指定时刻启动 利用cron命令定期启动
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进程管理相关命令
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在程序中创建与终止进程
• 进程的创建和执行：
– Linux中进程的创建进程被分解到两个单独的函数中取执行：fork()和 exec函数族。首先，fork()通过拷贝当前进程创建一个子进程，子进 程与父进程的区别仅仅在于不同的PID、PPID和某些资源及统计量 。exec函数族负责读取可执行文件并将其载入地址空间开始运行。
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进பைடு நூலகம்描述符task_struct
1. 进程描述符与进程一一对应，记录了与进程相关的所有信息 2. 进程描述符一般较大，（32位机1.7KB） 3. 创建进程描述符时使用了SLAB分配器
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进程描述符task_struct
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Linux2.6进程的状态
include/linux/sched.h
进程状态转换图
EXIT_ZOMBIE 或者
EXIT_DEAD 或者
TASK_DEAD
2019/4/29
Linux操作系统分析
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如何标识一个进程
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
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
举例：
比如current->pid返回在CPU上正在执行的进程的PID
current宏的实现: #define get_current() (current_thread_info()->task) #define current get_current() current_thread_info的汇编代码是： movl $-THREAD_SIZE, %eax; andl %esp, %eax 其中#define THREAD_SIZE (2*PAGE_SIZE)
进程的PID
进程的pid字段
Pid最大值，参见kernel/pid.c
include/linux/types.h
include/asm-XXX/posix_typesYYY.h
顺序使用 && 循环使用
include/linux/threads.h
如何获得一个空闲的PID
1. 32位机上，PID最大为32767 2. 为了循环使用PID编号，内核定义了一个pidmap_array位图，
独立的内存地址空间、打开的文件描述符、信号处理函数对 应表、挂起的信号等。 4. 线程是进程内一个独立的执行线路，是CPU调度的实体。 5. 线程共享所属进程的资源，但也有私有资源：栈、CPU寄存 器状态、CPU时间片、优先级、线程局部存储TLS 6. 在Linux下，线程是利用轻量级进程机制实现的。 7. 多个轻量级进程共享同一套资源（同一内存空间），但具有 不同的栈和CPU寄存器状态。
}
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如何由PID获得对应的进程描述符
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进程和进程的内核堆栈
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 进程的内核态堆栈
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
Linux进程控制
主要内容
1. 进程、线程和轻量级进程的概念 2. 进程描述符 3. 进程状态 4. 如何标识一个进程 5. 进程内核栈 6. 进程间的关系 7. 与进程创建相关的系统调用
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进程、线程和轻量级进程
1. 进程是程序执行的一个实例，是有限状态机的一次迁移过程。 2. 进程和程序的区别：动态与静止；多对一 3. 进程是资源分配的实体，这些资源包括：PID、task_struct、