地推任务网,如何做优化排名,青岛外贸网站设计,水牛影视一、什么是进程 进程是指计算机已运行的程序。程序本身只是指令、数据及其组织形式的描述。进程就是一个程序的执行实例#xff0c;也就是正在执行的程序。在linux操作系统的中#xff0c;进程就是一个担当分配系统资源CPU时间、内存的实体。进程控制的主要功能是对系统中的所…一、什么是进程 进程是指计算机已运行的程序。程序本身只是指令、数据及其组织形式的描述。进程就是一个程序的执行实例也就是正在执行的程序。在linux操作系统的中进程就是一个担当分配系统资源CPU时间、内存的实体。进程控制的主要功能是对系统中的所有进程实施有效的管理它具有创建新进程、撤销已有进程、实现进程状态之间的转换等功能。进程在运行中不断地改变其运行状态。一个进程在运行期间不断地从一种状态转换到另一种状态它可以多次处于就绪状态和执行状态也可以多次处于阻塞状态。 目前只有CPU的资源管理器能主动发起调度而其他资源像内存网络显卡等资源管理器都是提供申请服务调度的所以要必须理解我们常说的进程调度都是指调度CPU。
进程发展史的主要内容 单道批处理系统时期早期的计算机只支持运行单个程序从磁带或卡片读入程序由操作员操作控制运行。这种系统被称为单道批处理系统没有多个程序共同运行的概念也没有进程的概念。 多道批处理系统时期20世纪60年代早期随着计算机技术的发展多道批处理操作系统应运而生允许多个程序同时进入内存并在CPU上运行。这里的每个程序称为一个作业Job但是没有进程的概念。 分时操作系统时期20世纪60年代中期分时操作系统应运而生引入了多用户的概念这为进程的发展铺平了道路。在分时系统中操作系统可以运行多个进程并为它们提供时间片每个进程只有在它的时间片内获得CPU的控制权。这一时期UNIX系统的开发者对进程进行了深入的研究。 多任务操作系统时期20世纪80年代多任务操作系统开始出现这种操作系统允许多个进程同时运行每个进程都有自己的地址空间、寄存器和堆栈等。操作系统必须管理和控制各个进程的运行状态这为进程的实现和管理提供了更大的灵活性和可控性。 现代操作系统时期21世纪以来随着计算机技术的不断发展操作系统和进程的概念也在不断更新和完善。现代操作系统支持多核处理器、多线程和分布式系统等技术允许进程在不同的计算机上运行进一步增强了进程的灵活性和可扩展性。同时在容器技术的发展下进程管理变得更加高效和简单如Docker等。
二、进程的生命周期 Linux操作系统是一个多任务操作系统。 系统中的各个进程可以分时复用CPU时间片通过有效的进程调度策略实现多任务并行执行。进程并不总是可以立即运行。有时候它必须等待来自外部信号源、不受其控制的事件例如在文本编辑器中等待键盘输入。在事件发生之前进程无法运行。进程可能有以下几种状态 1.创建状态创建新进程。 2.等待状态进程能够运行但没有得到许可因为CPU分配给另一个进程。调度器可以在下一次任务切换时选择该进程。 3.运行状态进程正在cpu中执行。 4.睡眠状态进程正在睡眠无法运行因为它在等待一个外部事件。 5.终止状态进程消亡。
系统将所有进程保存在一个进程表中无论其状态是运行、睡眠或等待。但睡眠进程会特别标记出来调度器会知道它们无法立即运行。睡眠进程会分类到若干队列中因此它们可在适当的时间唤醒例如在进程等待的外部事件已经发生时。详细的进程状态间关系图如下所示 Linux内核在include/linux/sched.h文件中也为进程定义了多种状态
/* Used in tsk-state: */
#define TASK_RUNNING 0x0000
#define TASK_INTERRUPTIBLE 0x0001
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE 0x0002
#define __TASK_STOPPED 0x0004
#define __TASK_TRACED 0x0008
/* Used in tsk-exit_state: */
#define EXIT_DEAD 0x0010
#define EXIT_ZOMBIE 0x0020
#define EXIT_TRACE (EXIT_ZOMBIE | EXIT_DEAD)
/* Used in tsk-state again: */
#define TASK_PARKED 0x0040
#define TASK_DEAD 0x0080
#define TASK_WAKEKILL 0x0100
#define TASK_WAKING 0x0200
#define TASK_NOLOAD 0x0400
#define TASK_NEW 0x0800
#define TASK_STATE_MAX 0x1000其中比较常用的就是下面的5种
TASK_RUNNING可运行状态对应上图的等待状态或者运行状态。它是指进程处于可运行的状态或许正在运行或许在就绪队列本书中也称为调度队列中等待运行。TASK_INTERRUPTIBLE可中断睡眠态对应上图的睡眠状态。进程进入睡眠状态被阻塞来等待某些条件的达成或者某些资源的就位一旦条件达成或者资源就位内核就可以把进程的状态设置成TASK_RUNNING并将其加入就绪队列中。也有人将这个状态称为浅睡眠状态。TASK_UNINTERRUPTIBLE不可中断态对应上图的睡眠状态。这个状态和上面的TASK_INTERRUPTIBLE状态类似唯一不同的是进程在睡眠等待时不受干扰对信号不做任何反应所以这个状态称为不可中断态。通常使用ps命令看到的被标记为D状态的进程就是处于不可中断态的进程不可以发送SIGKILL信号使它们终止因为它们不响应信号。也有人把这个状态称为深度睡眠状态。EXIT_ZOMBIE僵尸态对应上图的终止状态。进程已经消亡但是task_struct数据结构还没有释放这个状态叫作僵尸态。__TASK_STOPPED终止态对应上图的终止状态。进程停止运行。task_struct中的资源包括task_struct数据已经释放完了。 三、进程优先级 并非所有进程都具有相同的重要性。除了大家熟悉的进程优先级之外进程还有不同的关键度类别以满足不同需求。首先要知道linux的进程分为以下几种每一种的优先级都是不一样的 1.期限进程优先级为-1。优先级最高。 2.实时进程优先级1-99优先级数值越大便是优先级越高。 3.普通进程优先级为100-139优先级数值越小便是优先级越高。可以通过nice值改变普通进程优先级。 4.空闲进程优先级为140。优先级最低。
四、进程表示 Linux内核涉及进程和程序的所有算法都围绕一个名为 task_struct 的数据结构建立该结构定义在 include/linux/sched.h 中。这是系统中主要的一个结构。task_struct 包含很多成员将进程与各个内核子系统联系起来我们看看代码 struct task_struct {
#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK/** For reasons of header soup (see current_thread_info()), this* must be the first element of task_struct.*/struct thread_info thread_info;//把thread_info从栈中抽出来方便current宏的实现
#endif/* -1 unrunnable, 0 runnable, 0 stopped: */volatile long state; //表示进程的状态标志/** This begins the randomizable portion of task_struct. Only* scheduling-critical items should be added above here.*/randomized_struct_fields_startvoid *stack;//指向内核栈的指针refcount_t usage;//进程描述符使用计数被置为2时表示进程描述符正在被使用而且其相应的进程处于活动状态/* Per task flags (PF_*), defined further below: */unsigned int flags;//标记表示进程的类型unsigned int ptrace;#ifdef CONFIG_SMPstruct llist_node wake_entry;int on_cpu;
#ifdef CONFIG_THREAD_INFO_IN_TASK/* Current CPU: */unsigned int cpu;//当前运行的cpuid
#endifunsigned int wakee_flips;unsigned long wakee_flip_decay_ts;struct task_struct *last_wakee;/** recent_used_cpu is initially set as the last CPU used by a task* that wakes affine another task. Waker/wakee relationships can* push tasks around a CPU where each wakeup moves to the next one.* Tracking a recently used CPU allows a quick search for a recently* used CPU that may be idle.*/int recent_used_cpu;//上一次调度时使用的cpuidint wake_cpu;
#endifint on_rq;int prio;//进程的当前优先级。一般等于normal_prio但是当进程A占有互斥锁并且进程B在等待锁的时候会把A进程的优先级临时提高int static_prio;//普通进程的静态优先级就是120nice若是限期进程或者实时进程则为0int normal_prio;//普通进程的正常优先级一般等于static_prio若是限期进程则为-1若是实时进程则为99-rt_priorityunsigned int rt_priority;//实时进程的优先级数值越大优先级越高如果是限期进程或者普通进程则为0const struct sched_class *sched_class;//进程的调度类struct sched_entity se;//普通进程的调度实体struct sched_rt_entity rt;//实时进程的调度实体
#ifdef CONFIG_CGROUP_SCHEDstruct task_group *sched_task_group;//指向进程所在的cgroup
#endifstruct sched_dl_entity dl;//deadline进程的调度实体#ifdef CONFIG_UCLAMP_TASK/* Clamp values requested for a scheduling entity */struct uclamp_se uclamp_req[UCLAMP_CNT];/* Effective clamp values used for a scheduling entity */struct uclamp_se uclamp[UCLAMP_CNT];
#endif#ifdef CONFIG_PREEMPT_NOTIFIERS/* List of struct preempt_notifier: */struct hlist_head preempt_notifiers;
#endif#ifdef CONFIG_BLK_DEV_IO_TRACEunsigned int btrace_seq;
#endifunsigned int policy;//进程调度策略int nr_cpus_allowed;//该进程允许使用的cpu的数量const cpumask_t *cpus_ptr;//表示该进程允许在哪个cpu上运行cpumask_t cpus_mask;//表示该进程不允许在哪个cpu上运行...struct sched_info sched_info;//记录进程运行时的实时信息struct list_head tasks;//进程链表
#ifdef CONFIG_SMPstruct plist_node pushable_tasks;struct rb_node pushable_dl_tasks;
#endifstruct mm_struct *mm;//指向内存描述符如果是内核进程则为空struct mm_struct *active_mm;//指向内存描述符如果是内核进程则指向从进程借用的内存描述符/* Per-thread vma caching: */struct vmacache vmacache;#ifdef SPLIT_RSS_COUNTINGstruct task_rss_stat rss_stat;
#endifint exit_state;//进程的退出状态int exit_code;//进程的终止代号int exit_signal;//进程接受到的退出信号/* The signal sent when the parent dies: */int pdeath_signal;//表示当父进程死亡时要发送的信号然后托管给0进程/* JOBCTL_*, siglock protected: */unsigned long jobctl;
...unsigned long atomic_flags; /* Flags requiring atomic access. */struct restart_block restart_block;pid_t pid;//表示该进程的进程号pid_t tgid;//表示该进程的线程号#ifdef CONFIG_STACKPROTECTOR/* Canary value for the -fstack-protector GCC feature: */unsigned long stack_canary;
#endif/** Pointers to the (original) parent process, youngest child, younger sibling,* older sibling, respectively. (p-father can be replaced with* p-real_parent-pid)*//* Real parent process: */struct task_struct __rcu *real_parent;//指向创建进程的进程描述符生父进程如果生父进程不存在了指向进程1systemd进程/* Recipient of SIGCHLD, wait4() reports: */struct task_struct __rcu *parent;//指向进程的当前父进程一般和real_parent一致只有在调试的时候指向调试的进程/** Children/sibling form the list of natural children:*/struct list_head children;//指向该进程的子进程链表struct list_head sibling;//指向进程的兄弟进程struct task_struct *group_leader;//一般是指向自己如果该进程是用户创建的线程则指向创建线程的进程.../* Process credentials: *//* Tracers credentials at attach: */const struct cred __rcu *ptracer_cred;/* Objective and real subjective task credentials (COW): */const struct cred __rcu *real_cred;//指向客观和真实的主观任务凭证/* Effective (overridable) subjective task credentials (COW): */const struct cred __rcu *cred;//指向有效的主观任务凭证#ifdef CONFIG_KEYS/* Cached requested key. */struct key *cached_requested_key;
#endif/** executable name, excluding path.** - normally initialized setup_new_exec()* - access it with [gs]et_task_comm()* - lock it with task_lock()*/char comm[TASK_COMM_LEN];//进程的名称struct nameidata *nameidata;#ifdef CONFIG_SYSVIPCstruct sysv_sem sysvsem;//用于信号量struct sysv_shm sysvshm;//用于共享内存
#endif
#ifdef CONFIG_DETECT_HUNG_TASKunsigned long last_switch_count;unsigned long last_switch_time;
#endif/* Filesystem information: */struct fs_struct *fs;//指向进程的当前工作目录/* Open file information: */struct files_struct *files;//打开的文件/* Namespaces: */struct nsproxy *nsproxy;//命名空间/* Signal handlers:主要用于信号处理 */struct signal_struct *signal;//指向进程的信号描述符struct sighand_struct *sighand;//指向进程的信号处理程序描述符sigset_t blocked;//表示被阻塞信号的掩码sigset_t real_blocked;//临时掩码/* Restored if set_restore_sigmask() was used: */sigset_t saved_sigmask;//使用了set_restore_sigmask()则恢复的掩码struct sigpending pending;//存放私有挂起信号的数据结构unsigned long sas_ss_sp;//信号处理程序备用堆栈的地址size_t sas_ss_size;//堆栈的大小unsigned int sas_ss_flags;//堆栈的标志位struct callback_head *task_works;
...
#ifdef CONFIG_LOCKDEP
# define MAX_LOCK_DEPTH 48ULu64 curr_chain_key;int lockdep_depth;//表示获取大内核锁的次数unsigned int lockdep_recursion;struct held_lock held_locks[MAX_LOCK_DEPTH];
#endif
...
};
