Linux进程管理组织(补充).ppt

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1、Linux进程管理,1 进程和作业的概念 2 进程控制块 3 进程状态 4 进程的控制 5 有关进程控制系统调用,1 进程和作业的概念,Linux是一个多用户多任务的操作系统。 多用户是指多个用户可以在同一时间使用计算机系统； 多任务是指Linux可以同时执行几个任务，它可以在还未执行完一个任务时又执行另一项任务。,什么是进程？,Linux系统上所有运行的东西都可以称之为一个进程。每个用户任务、每个系统管理守护进程，都可以称之为进程。 进程的一个比较正式的定义是：在自身的虚拟地址空间运行的一个单独的程序。 Linux用分时管理方法使所有的任务共同分享系统资源。我们讨论进程的时候，不会去关心这些

2、进程究竟是如何分配的，或者是内核如何管理分配时间片的，我们所关心的是如何去控制这些进程，让它们能够很好地为用户服务。,作业、作业控制的概念,进程和作业的概念也有区别，作业可以包含一个或多个进程，尤其是当使用了管道和重定向命令。 例如“man ps.1|grep kill|more”这个作业就同时启动了三个进程。 作业控制指的是控制正在运行的进程的行为。比如，用户可以挂起一个进程，等一会儿再继续执行该进程。shell将记录所有启动的进程情况，在每个进程过程中，用户可以任意地挂起进程或重新启动进程。 作业控制是许多shell（包括bash和tcsh）的一个特性，使用户能在多个独立作业间进行切换。,

3、一般而言，进程与作业控制相关联时，才被称为作业。 在大多数情况下，用户在同一时间只运行一个作业，即它们最后向shell键入的命令。 但是使用作业控制，用户可以同时运行多个作业，并在需要时在这些作业间进行切换。这会有什么用途呢？ 例如，当用户编辑一个文本文件，并需要中止编辑做其他事情时，利用作业控制，用户可以让编辑器暂时挂起，返回shell提示符开始做其他的事情。其他事情做完以后，用户可以重新启动挂起的编辑器，返回到刚才中止的地方，就象用户从来没有离开编辑器一样。这只是一个例子，作业控制还有许多其他实际的用途。,进程的类型,Linux操作系统包括三种不同类型的进程，每种进程都有自己的特点和属性。

4、三种进程各有各的作用，使用场合也有所不同。 交互进程由一个shell启动的进程。交互进程既可以在前台运行，也可以在后台运行。 批处理进程这种进程和终端没有联系，是一个进程序列。 监控进程（也称守护进程daemon）Linux系统启动时启动的进程，并在后台运行。,2 进程控制块,进程组成 正文段 存放进程要运行的程序，描述了进程要完成的功能 用户数据段 存放正文段在执行时所需要的数据和工作区 系统数据段进程控制块 存放了进程的控制信息，其中最重要的数据结构是task_struct。,进程控制块,进程控制块是Linux系统最复杂的数据结构之一。 Linux在内存空间中开辟了一个专门区域存 放所有进

5、程的进程控制块。 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。,进程状态和标志,进程标识,进程控制块,进程的族亲关系,进程控制块,进程间链接信息,进程调度信息,进程控制块,进程的时间信息,进程的虚存信息,进程控制块,进程的文件信息,与进程间通信有关的信息,进程控制块,其它信息,进程控制块,3 进程状态,R：处于可运行状态； S：处于休眠状态； T：处于终止运行状态； D：设备 IO； Z：处于僵尸状态；,进程状态R 运行态,该状态实际包含了执行和就绪两种状态。 进程到底是正在运行还是处于

6、就绪状态准备运行，要靠当前是否占有CPU资源来区分。每一个CPU都有一个current指针，指向当前运行于这个CPU的进程，系统就依靠这个指针来区分进程的正在运行和运行就绪状态。 所有处于运行状态的进程组成可运行队列，调度程序每次选择适当的时机，按照某种规则，从这个队列中选中一个进程投入执行。 这个队列中的进程总是动态变化的，在其中的进程会由于某种原因（比如等待某种事件的发生）而退出可运行队列，而其他进程也会在拥有除CPU之外的全部资源之后进入这个队列。,进程状态S 休眠态（等待态）,linux系统把休眠态进一步细化为：可中断的等待态、不可中断的等待态、独占态。 可中断的等待态可以被某个信息唤

7、醒而进入就绪状态等待调度； 不可中断等待状态的进程是因为硬件资源无法满足，不能被信号唤醒，必须等待所等待的资源得到之后由特定的方式唤醒； 独占状态位于等待队列中，当等待的事件发生时，只有处于这种状态的进程被唤醒，其他处于可中断或不可中断等待状态的进程则继续等待。,进程状态T 暂停态,处于暂停态的进程一般都是由运行状态转换而来，等待某种特殊的处理。 比如处于调试跟踪的程序，每执行到一个断点，就转入暂停状态，等待新的输入信号。,进程状态Z 僵尸态,由于某种原因进程被终止，这个进程所拥有的内存、文件等资源全部释放之后，还保存着PCB信息，这种占有PCB但已无法运行的进程就处于僵尸态。 一个处于执行状

8、态的进程调用退出函数exit之后，进程就会进入僵尸状态。僵态进程的父进程通过PCB了解到该进程所处的状态后，采取相应的处理措施，回收PCB，这个进程就完成了它的使命，从僵死走向彻底消亡。 一直处于僵态的进程通常是由挂起或出现故障的父进程引起的。我们应尽量通过发送SIGHUP信号或其他信号确保不挂起任何父进程。如果父进程已被挂起，应尽量终止它。如果父进程在清理完子进程之前即被终止的话，init程序将成为其父进程，并将对其进行适当的处理，以便将其从进程表中清除。,进程状态D 不可中断的休眠状态,常用于设备I/O，内核程序正忙于该进程的某些I/O操作，不能被中断。 唯一出现该状态的情况也许是运行NF

9、S mount命令时出现网络故障时。,进程状态之间的转换,4 进程的控制,4.1 进程的创建 4.2 进程的启动 4.3 进程的监视 4.4 进程优先级设置 4.5 进程挂起和激活 4.6 信号控制进程 4.7 终止进程,4.1 进程的创建,初始进程创建 系统启动时创建第一个进程（0号进程）， 此时，系统只有这一个进程：初始化进程，运行在核心态 初始化结束时，初始进程启动一个核心进程：init进程，也称为1号进程，然后执行空闲循环。 系统空闲时，调度程序运行这个空闲进程。这个空闲进程的task_struct是唯一一个不是动态分配而是在核心连接时静态定义的，为了不至于混淆，叫做init_task

10、。,子进程创建过程 为新进程分配任务结构体内存空间 把父进程任务结构体拷贝到子进程任务结构体 为新进程在其虚拟内存建立内核堆栈 对子进程任务结构体中部分进行初始化设置 把父进程有关信息拷贝给子进程，建立共享关系 把子进程的counter设为父进程counter值的一半 把子进程加入到可运行队列中 结束do_fork()函数返回PID值,进程由do_fork()函数创建 int do_fork(unsigned long clone_flags, unsigned long usp, struct pt_regs *regs) 为新进程申请PCB空间; if (申请不到) 返回错误,退出; 为新

11、进程申请核心堆栈; if (核心堆栈申请不到) 返回错误,退出; 为新进程在Task向量表中找到空闲位置; /* 复制父进程current PCB中的信息，继承资源*/； p = current;,/*为防止信号、定时中断误唤醒未创建完毕的进程，将子进程的状态设成不可中断的*/ p-state = TASK_UNINTERRUPTIBLE; /* 跟踪状态和超级用户特权是没有继承性的，因为在root用户为普通用户创建进程时，出于安全考虑这个普通用户的进程不允许拥有超级用户特权。*/ p-flags ,开始Task_struct的初始化工作，如初始化进程时钟、信号、时间等数据; 继承父进程所有资

12、源: 拷贝父进程当前打开的文件; 拷贝父进程在VFS的位置; 拷贝父进程的信号量; 拷贝父进程运行的内存; 拷贝父进程的线程; 初始化工作结束，父进程将其将其唤醒,挂入running队列中，返回子进程的pid; ,4.2 进程的启动,键入需要运行的程序的程序名，执行一个程序，其实也就是启动了一个进程。在Linux系统中每个进程都具有一个进程号，用于系统识别和调度进程。启动一个进程有两个主要途径： 手工启动 调度启动：事先进行设置，根据用户要求自行启动。 主要介绍手工启动。,手工启动前台启动,这是手工启动一个进程的常用方式。 例如：用户键入一个命令“ls l”，这就已经启动了一个进程，而且是一个

13、前台的进程。这时候系统其实已经处于一个多进程状态。 问题1：用户在键入“ls l”命令以后，使用“ps x”查看，能不能看到ls进程？ 问题2：如何才能看到一个前台进程？,手工启动后台启动,直接从后台手工启动一个进程用得比较少一些，除非是该进程甚为耗时，且用户也不急着需要结果的时候。假设用户要启动一个需要长时间运行的格式化文本文件的进程。为了不使整个shell在格式化过程中都处于“瘫痪”状态，从后台启动这个进程是明智的选择。 例1 $ find / -name fox.jpg 功能：创建一个新进程，fork( )返回值意义如下： 0：在子进程中，pid变量保存的fork( )返回值为0，表示当

14、前进程是子进程。 0：在父进程中，pid变量保存的fork( )返回值为子进程的id值（进程唯一标识符）。 -1：创建失败。,execl() 函数,调用格式 int execl(新程序名，0) ; 功能：重新加载进程，用新程序替换原进程。 如execl(bin/ls,0); 用bin/ls替换原进程。,wait（） 函数,调用格式 int wait(int status) 例：wait(); 功能：等待子进程运行结束。如果子进程没有完成，父进程一直等待。wait( )将调用进程挂起，直至其子进程因暂停或终止而发来软中断信号为止。如果在wait( )前已有子进程暂停或终止，则调用进程做适当处理后便返回。,exit（） 函数,调用格式 void exit(int status) 功能：终止进程的执行,