进程、进程管理和进程调度-河南省职业教育教学专家.pptVIP

xlanchen@2006.6.8 Embedded Operating Systems 进程 xlanchen@2006.6.8 主要内容 进程描述符 进程切换 进程的创建和删除 进程调度 进程的概念 进程是执行程序的一个实例 进程和程序的区别 几个进程可以并发的执行一个程序 一个进程可以顺序的执行几个程序 进程描述符 为了管理进程，内核必须对每个进程进行清晰的描述。 进程描述符提供了内核所需了解的信息 include/linux/sched.hstruct task_struct 进程描述符 进程状态 可运行状态(TASK_RUNNING) 可中断的等待状态(TASK_INTERRUPTIBLE) 不可中断的等待状态(TASK_UNINTERRUPTIBLE) 暂停状态(TASK_STOPPED) 僵死状态(TASK_ZOMBIE) 进程状态转换图 标识一个进程 使用进程描述符地址 进程和进程描述符之间有非常严格的一一对应关系，使得用32位进程描述符地址标识进程非常方便 使用PID (Process ID，PID) 每个进程的PID都存放在进程描述符的pid域中 进程描述符 Linux为每个进程分配一个8KB大小的内存区域，用于存放该进程两个不同的数据结构： 进程描述符 进程的内核堆栈 进程处于内核态时使用不同于用户态堆栈 内核控制路径所用的堆栈很少，因此对栈和描述符来说，8KB足够了 Task_union C语言允许用如下的一个union结构来方便的表示这样的一个混合体 current宏进程描述符 从刚才看到的进程描述符和内核态堆栈之间的配对，内核可以很容易的从esp寄存器的值获得当前在CPU上运行的进程的描述符指针 因为这个内存区是8KB=213大小，内核必须做的就是让esp有13位的有效位，以获得进程描述符的基地址 这个工作由current宏来完成 Current宏的使用 Current宏可以看成当前进程的进程描述符指针在内核中直接使用 比如current-pid返回在CPU上正在执行的进程的PID 进程链表 为了对给定类型的进程(比如所有在可运行状态下的进程)进行有效的有哪些信誉好的足球投注网站，内核维护了几个进程链表 所有进程链表 SET_LINKS和REMOVE_LINKS宏用来分别在进程链表中插入和删除一个进程描述符。 for_each_task宏扫描整个进程链表 TASK_RUNNING状态的进程链表 当内核调度程序寻址一个新的进程在cpu上运行时，必须只考虑可运行进程，因为扫描整个进程链表效率很低 引入了可运行状态的双向循环链表，也叫运行队列 进程描述符使用用来实现运行队列 对可运行队列的一些操作函数 pidhash表及链接表 在一些情况下，内核必须能从进程的PID得出对应的进程描述符指针。例如kill系统调用 为了加速查找，引入了pidhash散列表 用pid_hashfn宏把PID转换成表的索引 pidhash表及链接表 进程之间的亲属关系 程序创建的进程具有父子关系，在编程时往往需要引用这样的父子关系。进程描述符中有几个域用来表示这样的关系 等待队列 当要把除了TASK_RUNNING状态之外的进程组织在一起时，linux使用了等待队列 TASK_STOPPED和TASK_ZOMBIE不在专门的链表中 TASK_INTERRUPTIBLE和TASK_UNINTERRUPTIBLE状态的进程再分成很多类，每一类对应一个特定的事件。在这种情况下，进程状态提供的信息满足不了快速检索，因此，内核引进了另外的进程链表，叫做等待队列 等待队列在内核中有很多用途，尤其是对中断处理、进程同步和定时用处很大 等待队列使得进程可以在事件上的条件等待，并且当等待的条件为真时，由内核唤醒它们 等待队列由循环链表实现 在等待队列上内核实现了一些操作函数 Add_wait_queue remove_wait_queue 等待队列的链表 进程等待 等待一个特定事件的进程能调用下面几个函数中的任一个 sleep_on sleep_on_timeout interruptible_sleep_on interruptible_sleep_on_timeout 进程等待由需要等待的进程自己进行（调用） sleep_on 进程的唤醒 利用wake_up或者wake_up_interruptible等一系列的宏，都让插入等待队列中的进程进入TASK_RUNNING状态 进程切换(process switching) 为了控制进程的执行，内核必须有能力挂起正在CPU上执行的进程，并恢复以前挂起的某个进程的执行，这叫做进程切换，任务切换，上下文切换 进程上下文 包含了进程执行需要的所有信息 用户地址空间包括程序代码，数据，用户堆栈等