第三章 进程进程介绍

进程控制块进程的组织方式

进程调度 进程的创建与进程相关的系统调用及其应用 与调度相关的系统调用及应用

进程介绍-程序和进程

进程介绍-进程层次结构ini t

A C D

B E

进程介绍-进程状态

运行态

阻塞态

就绪态

进程介绍-进程示例#include <sys/types.h> /* 提供类型pid_t的定义,在PC机上与int型 相同 */ #include <unistd.h> /* 提供系统调用的定义 */ main() { pid_t pid; /*此时仅有一个进程*/ printf(“PID before fork():%d\n”,(int)getpid()); pid=fork(); /*此时已经有两个进程在同时运行*/ if(pid<0) printf("error in fork!"); else if(pid==0) printf("I am the child process, my process ID is %d\n",getpid()); else printf("I am the parent process, my process ID is %d\n",getpid()); }

进程介绍-进程示例编译并运行这个程序： $gcc fork_test.c -o fork_test $./fork_test PID before fork():1991 I am the parent process, my process ID is 1991 I am the child process, my process ID is 1992再运行一遍，输出结果可能不同。 读者考虑一下为什么？

进程控制块 对进程进行全面描述的数据结构Linux中把对进程的描述结构叫做task_struct: struct task_struct { … … }

传统上,这样的数据结构被叫做进程控制块 PCB(process control blaock)

进程控制块-信息分类 状态信息-描述进程动态的变化。 链接信息-描述进程的父/子关系。 各种标识符-用简单数字对进程进行标识。 进程间通信信息-描述多个进程在同一任务上协作工作。 时间和定时器信息-描述进程在生存周期内使用CPU时间的 统计、计费等信息。 调度信息-描述进程优先级、调度策略等信息。 文件系统信息-对进程使用文件情况进行记录。 虚拟内存信息-描述每个进程拥有的地址空间。 处理器环境信息-描述进程的执行环境(处理器的寄存器及 堆栈等)

进程控制块-Linux进程状态及转换fork() SIGCONT 收到信号 wake_up() TASK_RUNNING 就绪 资源到位 wake_up() schedule() TASK_UNINTERRUPTIBLE 深度睡眠 等待资源到位 sleep_on() schedule() 占有CPU 执行 等待资源到位 interruptible_sleep_on() schedule() 时间片耗尽 TASK_INTERRUPTIBLE 浅度睡眠 资源到位 wake_up_interruptible() 或收到信号 wake_up()

TASK_STOPPED 暂停

schedule() ptrace()

do_exit()

TASK_ZOMBIE 僵死

进程控制块-进程标识符 每个进程都有一个唯一的标识符，内核通过 这个标识符来识别不同的进程 。 进程标识符PID也是内核提供给用户程序的接口， 用户程序通过PID对进程发号施令 。 PID是32位的无符号整数，它被顺序编号

每个进程都属于某个用户组。 task_struct结构中定义有用户标识符UID(User Identifier)和组标识符GID(Grou

p Identifier) 这两种标识符用于系统的安全控制 系统通过这两种标识符控制进程对系统中文件和 设备的访问。

进程控制块-进程之间的亲属关系

父进程

兄进程

进程P

弟进程

指向父进程

指向子进程

指向兄进程

指向弟进程

进程控制块-部分内容的描述上面通过对进程状态、标识符及亲属关系的描 述，我们可以把这些域描述如下： task_struct{ long state; /*进程状态*/ int pid,uid,gid; /*一些标识符*/ struct task_struct *parent, *child, *o_sibling, *y_sibling /*一些亲属关系*/ … }

进程控制块-如何存放C语言使用下列的联合结构表示这样一个混合结构： union task_union { struct task_struct task; unsigned long stack[2408]; }; Linux调用alloc_task_struct()函数分配8KB的 task_union 内存区，调用free_task_struct()函数 释放它

进程控制块-如何存放 C语言使用下列的联合结构表示这样一个混合结构： union task_union { struct task_struct task; unsigned long stack[2408]; }; Linux调用alloc_task_struct()函数分配8KB的 task_union 内存区，调用free_task_struct()函数释 放它

进程控制块-如何存放 把PCB与内核栈放在一起具有以下好处： (1) 内核可以方便而快速地找到PCB,用伪代码描述如 下： p = (struct task_struct *) STACK_POINTER & 0xffffe000 (2) 避免在创建进程时动态分配额外的内存 在Linux中，为了表示当前正在运行的进程，定义了一 个current宏，可以把它看作全局变量来用，例如 current->pid返回正在执行的进程的标识符

进程的组织方式-进程链表 在task_struct中定义如下： task_struct *prev_task, *next_task

宏for_each_task()遍历整个进程链表 #define for_each_task(p) \ for (p = &init_task ; (p = p->next_task) != &init_task ; )