Linux内核分析之进程总结教学.ppt

姓名：*班级：四班学号：*,Linux内核分析之进程总结,1.1.1进程的概念在Linux系统中，进程被赋予了下述特性的含义和特性：一个进程是对一个程序的执行。一个进程的存在意味着存在一个task_struct结构，它包含着相应的进程控制信息。一个进程可以生成或消灭其子进程。一个进程是获得和释放各种系统资源的基本单位。,1.1Linux进程简介,1.2进程的虚拟地址结构,1.2.1管理每个进程中的区系统设立了称为vm_area_struct的数据类型，进程的每个区都对应一个vm_area_struct结构，它主要包括下列内容：区的标志位，指明该区的类型以及是否被锁住，是否可共享等属性。缺页处理程序会根据地址所在区的标志位查找缺页原因，并做相应处理。区的起始地址，结束地址。共享区域指针，给出共享区vm_area_struct链表。文件系统指针，指向外存中与该区对应的数据文件。此区域的操作函数指针。,1.3进程的状态和状态转换,1.3.1Linux中的五种状态。TASK_RUNNING进程处在执行或就绪状态，表示在占有CPU，或者在就绪队列中等待调度，只要调度到它，就可以投入执行。TASK_INTERRUPTIBLE进程正在睡眠，但是可以被软中断信号唤醒。TASK_UNINTERRUPTIBLE进程正在睡眠，且不可以被软中断信号唤醒。TASK_STOPPED表示进程的执行被暂停，当一个进程受到SIGSTIOP、SIGTSTP、SIGTTIN、SIGTTOU软中断信号后进入这个状态。TASK_ZOMBIE进程执行了系统调用exit后，进入僵死状态。,1.4进程控制,1.4.1理解Linux系统进程的并发性下面介绍一下fork的功能与实现过程。系统调用fork通过执行核心程序fork过程完成的功能是：为子进程分配一个进程描述符task_struct结构，将父进程的进程描述符的内容复制到新创建的结构中，并重新设置那些与父进程不同的数据成员。为子进程分配一个唯一的进程标识符号pid将父进程的地址空间的逻辑副本复制到子进程。复制父进程相联的有关文件系统的数据结构和用户文件描述符表，这样子进程就继承了父进程的文件系统相关的信息。复制软中断信号有关的数据结构。设备子进程的状态为TASK_RUNNING,把它加入到就绪队列，并启动调度程序。对父进程返回子进程的进程标识号，对子进程返回零。,1.5进程管理,Linux是一个多用户多工的操作系统。多用户是指多个用户可以在同一时间使用电脑系统；多工是指Linux可以同时执行多个任务，它可以在还未执行完一个任务时又执行另一项任务。Linux系统上所有运行的任务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，也都可以称之为进程。Linux用分时管理方法使所有的任务共同分享系统资源。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。Linux系统中所有进程都是相互联系的。除了初始化进程外，所有进程都有一个父进程。新进程不是被创建，而是被复制，或者从以前的进程复制而来。,1.6进程调度,1.6.1进程调度涉及的主要问题调度的时机。调度标志设置。调度策略与优先数的计算。调度的实现。,1.7进程通信,Linux中的进程通信分为三个部分：低级通信、管理通信和进程通信IPC（inter-processcommunication）。Linux同时支持计算机间通信（网络通信）用TCP/TP协议并提供了相应的系统调用接口。,1.8死锁,1.8.1产生死锁的条件1、互斥条件：一个资源每次只能被一个进程使用。2、请求与保持条件：一个进程因请求资源而阻塞时，对已经获得的资源保持不放。3、不剥夺条件：进程已获得的资源，在未使用完之前，不能强行剥夺。4、循环等待条件：若干进程之间形成一种头尾相接的循环等待资源关系。,1.8.2死锁的解决和预防方法,理解了死锁的原因，尤其是产生死锁的4个必要条件，就可以最大可能地避免、预防和解除死锁。所以，在系统设计、进程调度等方面注意如何不让这4个必要条件成立，如何确定资源的合理分配算法，避免进程永久占据系统资源。此外，也要放在进程在处于等待状态的情况下占用资源，在系统运行过程中，对进程发出的每一个系统能够满足的资源申请进行动态检查，并根据检查结果决定是否分配资源，若分配后系统可能发生死锁，则不予分配，否则予以分配。因此，对资源的分配要给予合理的规划。,1.9Linux下的孤儿进程和僵尸进程,1.9.1孤儿进程1.9.2僵尸进程1.9.3怎样产生僵尸进程的1.9.4怎么查看僵尸进程1.9.5怎样来清除僵尸进程,1.10Linux进程的层次关系,当打开Linux系统，LILO（LinuxLOader）找到Linux内核把它加载到内存。它初始化各种硬件，包括磁盘控制器。然后转到保护模式，加载操作系统，执行初始化各种内核数据结构的代码，例如inode和文件表。此进程的PID为0。它启动初试进程（init进程，PID为1）完成引导过程的其余工作。init进程启动守护进程kflushd、kupdate、kpiod和kswapd，其PID分别为2、3、4、5。Init进程然后初始化文件系统，安装根文件系统。接下来试着执行/sbin/init程序，在每一个激活的终端上执行minegetty进程（经常被称为getty进程）。getty进程设置终端属性，如波特率，这些属性在/etc/termcap文件中都有定义。它显示login:提示符，等待用户登录。,1.11Linux的一生,对于Linux进程的一生，有人做过一个比较形象的比喻：随着一句fork，一个新的进程呱呱坠地，但他此时是父进程的一个克隆，随着exec，新进程脱胎换骨，离家独立，开始了为人民服务的职业生涯。人总有生老病死，进程也一样，他可以自然死亡，即运行到main函数的最后一个“”，从容地离我们而去。当然，他也可以自杀，自杀有2种方式：一种是调用exit函数，一种是在mai