這里對(duì)Linux的進(jìn)程管理與調(diào)度做個(gè)簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)筆記總結(jié)。

一、進(jìn)程線程的概念

進(jìn)程：處于執(zhí)行期的程序以及相關(guān)資源的總稱。
線程：站在用戶空間來(lái)看，它是進(jìn)程的某一執(zhí)行路徑，站在內(nèi)核空間來(lái)看，它是一種特殊的進(jìn)程，與進(jìn)程一樣統(tǒng)一由task_struct描述。

二、進(jìn)程的描述

進(jìn)程主要由以下幾個(gè)部分組成：

• 代碼段：編譯后形成的一些指令
• 數(shù)據(jù)段：程序運(yùn)行時(shí)需要的數(shù)據(jù)
  • 只讀數(shù)據(jù)段：常量
  • 已初始化數(shù)據(jù)段：全局變量，靜態(tài)變量
  • 未初始化數(shù)據(jù)段（bss)：未初始化的全局變量和靜態(tài)變量
• 堆棧段：程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)分配的一些內(nèi)存
• PCB：進(jìn)程信息，狀態(tài)標(biāo)識(shí)等

task_struct結(jié)構(gòu)體：
系統(tǒng)用task_struct（進(jìn)程描述符）來(lái)描述進(jìn)程，該結(jié)構(gòu)定義在<Linux/sched.h>中，它包含一個(gè)具體進(jìn)程的所有信息。Linux通過(guò)slab分配器分配task_struct結(jié)構(gòu)。

itask_struct結(jié)構(gòu)體核心屬性

pid ：是進(jìn)程標(biāo)識(shí)值（身份證號(hào)）。
它不是無(wú)限分配的
cat /proc/sys/kernel/pid_max
32位系統(tǒng) 最多只有32768個(gè)進(jìn)程號(hào)

因?yàn)檫M(jìn)程是系統(tǒng)最小資源分配單位，因此進(jìn)程內(nèi)也會(huì)有各種系統(tǒng)資源描述指針：
*mm :內(nèi)存資源
*fs :文件系統(tǒng)資源
*files :文件資源 （fd相關(guān)）
*singal: 信號(hào)資源
等等

那么如何組織task_struct? 牽扯到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
鏈表：遍歷進(jìn)程
樹(shù)：尋找父子關(guān)系
哈希：檢索

三、進(jìn)程的生命周期

進(jìn)程生命周期狀態(tài)

對(duì)應(yīng)的進(jìn)程狀態(tài)：

狀態(tài)切換：

• fork出來(lái)就處于就緒態(tài)
• 拿到cpu就處于運(yùn)行態(tài)
• 分時(shí)調(diào)度系統(tǒng)，時(shí)間片用完搶占，切回就緒態(tài)
• 運(yùn)行時(shí)等資源的時(shí)候不能死等切換為睡眠態(tài)
• 等到了資源又切回就緒態(tài)

睡眠分為兩類：
深睡眠： 必須要等到我的資源來(lái)才會(huì)醒 ，不響應(yīng)信號(hào)，kill -9 都不行。
淺睡眠： 信號(hào) 和 資源來(lái)了 都會(huì)醒。

3個(gè)狀態(tài)的流轉(zhuǎn)

操作系統(tǒng)都需要上面3個(gè)狀態(tài)。但是為什么Linux進(jìn)程生命周期會(huì)有5個(gè)狀態(tài)？

這里多了兩個(gè)狀態(tài)：
1 僵尸態(tài)
僵尸態(tài)就是task_struct還沒(méi)有消失，但是進(jìn)程所依附的資源已經(jīng)釋放了，并且父進(jìn)程還沒(méi)有調(diào)wait4()的一個(gè)非常短的臨界階段。

進(jìn)程剛死的時(shí)候會(huì)變成僵尸，因?yàn)橘Y源已經(jīng)釋放，所以僵尸本身無(wú)內(nèi)存泄漏，它存在的目的是父進(jìn)程可以查到子進(jìn)程的死因，父進(jìn)程wait4()來(lái)收尸完成這個(gè)狀態(tài)的結(jié)束。

wait_task_zombie(){
...
}

子死父清理。

2 停止態(tài)
進(jìn)程在運(yùn)行時(shí)不去睡眠，人為的讓它死，再發(fā)個(gè)continue信號(hào)，又進(jìn)入就緒態(tài)。
簡(jiǎn)單說(shuō)停止態(tài)就是停而不睡但也不死的狀態(tài)。睡眠態(tài)和停止態(tài)的區(qū)別是：睡眠態(tài)是自己睡的，停止態(tài)是被外部主動(dòng)暫停的。

操作：
ctrl + z 停止
bg/fg 恢復(fù)

限制cpu利用率：
cpulimit -l <百分比數(shù)> -p <pid>

5個(gè)狀態(tài)的流轉(zhuǎn)圖

參考：
宋寶華Linux的進(jìn)程、線程以及調(diào)度
《 Linux內(nèi)核設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》
http://gityuan.com/2017/07/30/linux-process/