Linux核心開發 — 進程式控制制，linux核心開發進程

Linux核心開發 — 進程式控制制，linux核心開發進程

本章主要是以代碼的角度分析進程的定義、狀態、資料結構等概念。

進程的定義

       進程是一段啟動並執行程式，他是一個動態可執行實體。而程式是代碼和資料的集合，代碼是一個靜態實體，程式是可以供多個進程使用，比如相同的應用程式可以在不同的電腦上運行而產生多個進程。

 

進程四要素

進程四要素主要是針對代碼中對線程、進程的區別而言：

l  有一段程式供其執行

l  有進程專用的核心堆棧空間

l  有核心控制塊(有一個task_struct 資料結構)，擁有核心控制塊，才能被核心調度

l  有獨立的使用者空間

 

如何進程、使用者線程、核心線程：

      

 

進程的狀態

 

1）#defineTASK_RUNNING                           0

正在被CPU執行，或者已經就緒，隨時可以執行。進程剛建立就處於這種狀態下。

 

2）#defineTASK_INTERRUPTIBLE         1

處於等待中的進程，待等待條件為真時被喚醒，也可以由訊號過著中斷喚醒。

3）#defineTASK_UNINTERRUPTIBLE    2

處於等待中的進程，待資源有效時背喚醒，但是不可以被其他進程的訊號或者中斷喚醒。

      

4）#define__TASK_STOPPED                 4

       進程中止執行。當接收到SIGSTOP或者SIGTSTP訊號時進入此狀態，知道接收到SIGCONT訊號後，進程重新回到 TASK_RUNNING狀態。

 

5）#define__TASK_TRACED                          8

       處於調試狀態的進程

 

6）  #defineEXIT_ZOMBIE                       16

表示進程已經終止執行，但是父進程尚未通過waitpid()收集進程死亡的相關資訊。

 

7）  #defineEXIT_DEAD                                 32

進程終止的最終狀態，父進程已經收集完進程死亡相關資訊，此進程將被系統刪除。

 

8）  #defineTASK_DEAD                                64

進程退出是處於此狀態（EXIT_DEAD和EXIT_ZOMBIE由單獨的變數來記錄，是對TASK_DEAD的細分）。

 

9）  #defineTASK_WAKEKILL                 128

類似於TASK_UNINTERRUPTIBLE，Linux 2.6.25 核心新增的狀態，可被致命訊號(SIGKILL)喚醒。

 

#define TASK_KILLABLE          (TASK_WAKEKILL | TASK_UNINTERRUPTIBLE)

#define TASK_STOPPED            (TASK_WAKEKILL | __TASK_STOPPED)

#define TASK_TRACED             (TASK_WAKEKILL | __TASK_TRACED)

#define TASK_NORMAL            (TASK_INTERRUPTIBLE | TASK_UNINTERRUPTIBLE)

進程的資料結構

       在Linux 中進程、線程都採用task_struct資料結構進行描述，下面將講訴最主要的幾個資料結構成員的用途。

volatile long state; //進程狀態

unsigned int flags; //進程描述相關標誌

int prio, static_prio, normal_prio; //進程優先順序，數值越大，優先順序越小

unsigned int rt_priority; //進程運行優先順序

unsigned int policy; //進程調度策略

int exit_state; //進程退出時的狀態

struct mm_struct *mm; //進程記憶體管理資訊

pid_t pid;//進程號

 

 

資料結構與核心堆棧空間

       Linux的核心堆棧只有兩個頁面大小(8K),在2.4的核心中，task_struct是被放在核心堆棧的底部。

       然而在2.6的版本調整了資料結構的佔用儲存空間的方式，核心堆棧底部只放一個thread_info_structure的資料結構，此結構描述了task_struct所在的位置。

       Linux核心中有一個current的指標，總是指向正在執行的task_struct。

linux核心怎對進程分類

可以吧，

linux核心的三種調度方法：

1，SCHED_OTHER 分時調度策略，

2，SCHED_FIFO即時調度策略，先到先服務

3，SCHED_RR即時調度策略，時間片輪轉

即時進程將得到優先調用，即時進程根據即時優先順序決定調度權值，分時進程則通過nice和counter值決定權值，nice越小，counter越大，被調度的機率越大，也就是曾經使用了cpu最少的進程將會得到優先調度。

SHCED_RR和SCHED_FIFO的不同：

當採用SHCED_RR策略的進程的時間片用完，系統將重新分配時間片，共置於就緒隊列尾。放在隊列尾保證了所有具有相同優先順序的RR任務的調度公平。

SCHED_FIFO一旦佔用cpu則一直運行。一直運行直到有更高優先順序任務到達或自己放棄。

如果有相同優先順序的即時進程（根據優先順序計算的調度權值是一樣的）已經準備好，FIFO時必須等待該進程主動放棄後才可以運行這個優先順序相同的任務。而RR可以讓每個任務都執行一段時間。

相同點：

RR和FIFO都只用於即時任務。

建立時優先順序大於0(1-99)。

按照可搶佔優先順序調度演算法進行。

就緒態的即時任務立即搶佔非即時任務。
請參考
 
Linux核心中進程0的主要任務是什？

總結一下有如下幾個要點：

1. 進程0是所有其他進程的祖先, 也稱作idle進程或swapper進程.
2. 進程0是在系統初始化時由kernel自身從無到有建立.
3. 進程0的資料成員大部分是靜態定義的，即由預先定義好的INIT_TASK, INIT_MM等宏初始化.
進程0的描述符init_task定義在arch/arm/kernel/init_task.c,由INIT_TASK宏初始化。 init_mm等結構體定義在include/linux/init_task.h內，為init_task成員的初始值,分別由對應的初始化宏如INIT_MM等初始化

Process 1
進程0最終會通過調用kernel_thread建立一個核心線程去執行init函數，這個新建立的核心線程即Process 1(這時還是共用著核心線程0的資源屬性如地址空間等)。init函數繼續完成剩餘的核心初始化,並在函數的最後調用execve系統調用裝入使用者空間的可執行程式/sbin/init,這時進程1就擁有了自己的屬性資源，成為一個普通進程(init進程)。至此，核心初始化和啟動過程結束。下面就進入了使用者空間的初始化，最後運行shell登陸介面。(註：Init進程一直存活，因為它建立和監控在作業系統外層執行的所有進程的活動。)
——————
這段對進程0的描述引用自《Understanding The Linux Kernel - Third Edtion》
The ancestor of all processes, called process 0, the idle process, or, for historical reasons, the swapper process, is a kernel thread created from scratch during the initialization phase of Linux. This ancestor process uses the following statically allocated data structures (data structures for all other processes are dynamically allocated)