Linux学习-进程管理与调度（一）-进程描述及其生命周期

这里对Linux的进程管理与调度做个简单的学习笔记总结。

一、进程线程的概念

进程：处于执行期的程序以及相关资源的总称。
线程：站在用户空间来看，它是进程的某一执行路径，站在内核空间来看，它是一种特殊的进程，与进程一样统一由task_struct描述。

二、进程的描述

进程主要由以下几个部分组成：

• 代码段：编译后形成的一些指令
• 数据段：程序运行时需要的数据
  • 只读数据段：常量
  • 已初始化数据段：全局变量，静态变量
  • 未初始化数据段（bss)：未初始化的全局变量和静态变量
• 堆栈段：程序运行时动态分配的一些内存
• PCB：进程信息，状态标识等

task_struct结构体：
系统用task_struct（进程描述符）来描述进程，该结构定义在<Linux/sched.h>中，它包含一个具体进程的所有信息。Linux通过slab分配器分配task_struct结构。

itask_struct结构体核心属性

pid ：是进程标识值（身份证号）。
它不是无限分配的
cat /proc/sys/kernel/pid_max
32位系统 最多只有32768个进程号

因为进程是系统最小资源分配单位，因此进程内也会有各种系统资源描述指针：
*mm :内存资源
*fs :文件系统资源
*files :文件资源 （fd相关）
*singal: 信号资源
等等

那么如何组织task_struct? 牵扯到数据结构
链表：遍历进程
树：寻找父子关系
哈希：检索

三、进程的生命周期

进程生命周期状态

对应的进程状态：

状态	缩写	含义
TASK_RUNNING	R	正在运行或可运行
TASK_INTERRUPTIBLE	S	可中断的休眠
TASK_UNINTERRUPTIBLE	D	不可中断的休眠
__TASK_STOPPED	T	跟踪状态, 当进程接收到SIGSTOP等signal信息
__TASK_TRACED	t	停止状态，比如被debugger的ptrace()
EXIT_ZOMBIE	Z	僵尸状态，即父进程还没有执行waitpid()
EXIT_DEAD	X	死亡状态

状态切换：

• fork出来就处于就绪态
• 拿到cpu就处于运行态
• 分时调度系统，时间片用完抢占，切回就绪态
• 运行时等资源的时候不能死等切换为睡眠态
• 等到了资源又切回就绪态

睡眠分为两类：
深睡眠： 必须要等到我的资源来才会醒 ，不响应信号，kill -9 都不行。
浅睡眠： 信号 和 资源来了 都会醒。

3个状态的流转

操作系统都需要上面3个状态。但是为什么Linux进程生命周期会有5个状态？

这里多了两个状态：
1 僵尸态
僵尸态就是task_struct还没有消失，但是进程所依附的资源已经释放了，并且父进程还没有调wait4()的一个非常短的临界阶段。

进程刚死的时候会变成僵尸，因为资源已经释放，所以僵尸本身无内存泄漏，它存在的目的是父进程可以查到子进程的死因，父进程wait4()来收尸完成这个状态的结束。

wait_task_zombie(){
...
}

子死父清理。

2 停止态
进程在运行时不去睡眠，人为的让它死，再发个continue信号，又进入就绪态。
简单说停止态就是停而不睡但也不死的状态。睡眠态和停止态的区别是：睡眠态是自己睡的，停止态是被外部主动暂停的。

操作：
ctrl + z 停止
bg/fg 恢复

限制cpu利用率：
cpulimit -l <百分比数> -p <pid>

5个状态的流转图

参考：
宋宝华Linux的进程、线程以及调度
《 Linux内核设计与实现》
http://gityuan.com/2017/07/30/linux-process/