Linux进程管理剖析创建、管理、调度和销毁

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1、Linux进程管理剖析创建、管理.调度和销M.TimJones,顾问工程师,ErnulexCorp.2009年1月20HLinux?的用户空间进程的创建和管理所涉及的原理与UNIX?有很多共同点，但也有一些特定于Linux的独特之处。在本文中，了解Linux进程的生命周期，探索川户进程创建、内存管理、调度和销毁的内核内幕。Linux是一种动态系统，能够适应不断变化的计算需求oLinux计算需求的表现是以进程的通用抽象为中心的。进程可以是短期的（从命令行执行的一个命令），也可以是K期的（一种网络服务）。因此，对进程及其调度进行一般管理就显得极为重

2、要。在用户空间，进程是由进程标识符（PID）表示的。从用户的角度來看，一个PID是一个数字值，可惟一标识一个进程。一个PID在进程的整个牛命期间不会更改，但PID可以在进程销毁后被重新使用，所以对它们进行缓存并不见得总是理想的。在用户空间，创建进程可以采用儿种方式。可以执行一个程序（这会导致新进程的创建），也可以在程序内，调用一个fork或exec系统调用。fork调用会导致创建一个子进程，而exec调川则会川新程序代替当前进程上下文。接下来，我将对这儿种方法进行讨论以便您能很好地理解它们的工作原理。在本文中，我将按照下面的顺序展开对进程的介绍

3、，首先展示进程的内核表示以及它们是如何在内核内被管理的，然后來看看进程创建和调度的各种方式（在-•个或多个处理器上），最后介绍进程的销毁。进程表示阅读developerWorks上TimJones所撰写的更多文章Tim的剖析……系列文章在Linux内核内，进程是由相当大的一个称为task_struct的结构表示的。此结构包含所有表示此进程所必需的数据，此外，还包含了人量的其他数据川来统计（accounting）和维护与其他进程的关系（父和子）。对task.struct的完整介绍超出了本文的范围，清单1给出了task.struct的一小部分。这些

4、代码包含了本文所耍探索的这些特定元素。task_s（mct位于./linux/include/linux/sched.h<>清单1.task_struct的一小部分structtask_struct{volatilelongstate;void*stack;unsignedintflags;intprio,static_prio;structlist_headtasks;structnun_struct*active_mm;pid_tpid;pid_ttgid;structtask_stfuct*real_parent;charcomm[TAS

5、K_COMM_LEN];structthread_structthread;structfiles_struct*files;在清单1中，可以看到儿个预料之中的项，比如执行的状态、堆栈、-•组标志、父进程、执行的线程（可以有很多）以及开放文件。我稍后会对其进行详细说明，这里只简单加以介绍。state变量是一些表明任务状态的比特位。最常见的状态有：TASK_RUNNING表示进程正在运行，或是排在运行队列中正要运行；TASKJNTERRUPTIBLE表示进程正在休眠、TASK.UNINTERRUPTIBLE表示进程止在休眠但不能叫醒；TASK_S

6、TOPPED表示进程停止等等。这些标志的完整列表可以在./linux/include/linux/sched.h内找到。flags定义了很多指示符，表明进程是否正在被创建（PF_STARTING）或斟（PF.EXITING）,或是进程当前是否在分配内存（PF.MEMALLOC）o可执行程序的名称（不包含路径）占用comm（命令）字段。每个进程都会被赋了优先级（称为static_prio）,但进程的实际优先级是基于加载以及其他儿个因索动态决定的。优先级值越低，实际的优先级越高。tasks字段提供了链接列表的能力。它包含一个prev指针（指向前一•

7、个任务）和一个next指针（指向下一个任务）。进程的地址空间由mm和active_mm字段表示。mm代表的是进程的内存描述符，而active_mm则是前一个进程的内存描述符（为改进上下文切换吋间的一种优化）。thrcad_sti-uct则用来标识进程的存储状态。此元素依赖于Linux在其上运行的特定架构，在./linux/include/asm-i386/processor.h内有这样的一个例子。在此结构内，可以找到该进程自执行上下文切换后的存储（硬件注册表、程序计数器等）。冋页首进稈管理最人进程数在Linux内虽然进程都是动态分配的，但述是需

8、耍考虑故大进程数。在内核内最大进程数是由一个称为max_threads的符号表示的，它可以在./linux/kernel/fork.c内找到。可以通过