linux内核进程管理

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1、第2章Linux内核——进程管理本章主要介绍：进程概念进程的组成进程的状态和调度进程间关系中断处理与定时器系统调用进程间通信1进程概念20世纪60年代，进程(process)一词首先在麻省理工学院的MULTICS和IBM的CTSS/360系统中被引入。对进程下个准确定义不容易，但有必要强调一下进程具有的两个重要特性。1.独立性进程是系统中独立存在的实体，它可以拥有自己独立的资源，比如文件和设备描述符等。在没有经过进程本身允许的情况下，其他进程不能访问到这些资源。这一点上和线程有很大的不同。线程是共享资源的

2、程序实体，创建一个线程所花费的系统开销要比创建一个进程小得多。一个程序至少有一个进程,一个进程至少有一个线程。线程是进程的一个实体,是CPU调度和分派的基本单位，它是比进程更小的能独立运行的基本单位。线程自己基本上不拥有系统资源，只拥有一点在运行中必不可少的资源(如程序计数器,一组寄存器和栈)，但是它可与同属一个进程的其他的线程共享进程所拥有的全部资源。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

3、同的状态，这些概念在程序中都是不具备的。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。并行指在同一时刻内，有多条指令在多个处理机上同时执行；并发指在同一时刻内可能只有一条指令执行，但多个进程的指令被快速轮换执行，使得在宏观上具有多个进程同时执行的效果。2进程的组成作为申请系统资源的基本单位，进程必须有一个对应的物理内存空间。而对这样的一块空间，首先要用数据结构进行

4、描述，才能进一步对之进行管理。在Linux中，进程以进程号PID(processID)作为标识。任何对进程进行的操作都要给予其相应的PID号。每个进程都属于一个用户，进程要配备其所属的用户编号UID。此外，每个进程都属于多个用户组，所以进程还要配备其归属的用户组编号GID的数组UID和GID都分4种，UID包括uid，euid，suid和fsuid，GID包括gid，egid，sgid和fsgid。一般来说uid=euid=fsuid，gid=egid=fsgid。进程标识：uid和gid是运行进程的用户

5、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。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

6、。它们一般分别和euid和egid一致，但在NFS文件系统中NFS服务器需要作为一个特殊的进程访问文件，这时只修改客户进程的fsuid和fsgid。进程运行的环境称为进程上下文(context)。Linux中进程的上下文由进程控制块PCB(processcontrolblock)、正文段(textsegment)、数据段(datasegment)以及用户堆栈(stack)组成。其中:正文段存放该进程的可执行代码;数据段存放进程中静态产生的数据结构;PCB包括进程的编号、状态、优先级以及正文段和数据段中数据

7、分布的大概情况。—个称做进程表(processtable)的链表结构将系统中所有的PCB块联系起来，如图2-1所示。图2-1进程的数据结构Linux源代码中也将进程称作任务(Task)，Linux上的所有进程都是由task_struct结构体来管理。生成一个进程时会产生一个task_struct结构体，此后通过task_struct结构来管理进程。当然文件也是通过task_struct结构来管理。Linux中的PCB块又称为task_struct结构，在2.4版本内核中，每个task_struct占168

8、0个字节。Linux根据系统物理内存的大小限制已打开进程的总数目。系统每次访问一个进程时，内核根据PID在进程表中查找相应的进程PCB块(具体查找过程通过一个PID的hash表实现)，再通过PCB块找到其对应的代码段与数据段，并进行操作。3进程的状态和调度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