Linux进程管理(补充)

Linux进程管理1进程和作业的概念2进程控制块3进程状态4进程的控制5有关进程控制系统调用1进程和作业的概念Linux是一个多用户多任务的操作系统。多用户是指多个用户可以在同一时间使用计算机系统；多任务是指Linux可以同时执行几个任务，它可以在还未执行完一个任务时又执行另一项任务。什么是进程？Linux系统上所有运行的东西都可以称之为一个进程。每个用户任务、每个系统管理守护进程，都可以称之为进程。进程的一个比较正式的定义是：在自身的虚拟地址空间运行的一个单独的程序。Linux用分时管理方法使所有的任务共同分享系统资源。我们讨论进程的时候，不会去关心这些进程究竟是如何分配的，或者是内核如何管理分配时间片的，我们所关心的是如何去控制这些进程，让它们能够很好地为用户服务。作业、作业控制的概念进程和作业的概念也有区别，作业可以包含一个或多个进程，尤其是当使用了管道和重定向命令。例如“manps.1|grepkill|more”这个作业就同时启动了三个进程。作业控制指的是控制正在运行的进程的行为。比如，用户可以挂起一个进程，等一会儿再继续执行该进程。shell将记录所有启动的进程情况，在每个进程过程中，用户可以任意地挂起进程或重新启动进程。作业控制是许多shell（包括bash和tcsh）的一个特性，使用户能在多个独立作业间进行切换。一般而言，进程与作业控制相关联时，才被称为作业。在大多数情况下，用户在同一时间只运行一个作业，即它们最后向shell键入的命令。但是使用作业控制，用户可以同时运行多个作业，并在需要时在这些作业间进行切换。这会有什么用途呢？例如，当用户编辑一个文本文件，并需要中止编辑做其他事情时，利用作业控制，用户可以让编辑器暂时挂起，返回shell提示符开始做其他的事情。其他事情做完以后，用户可以重新启动挂起的编辑器，返回到刚才中止的地方，就象用户从来没有离开编辑器一样。这只是一个例子，作业控制还有许多其他实际的用途。进程的类型Linux操作系统包括三种不同类型的进程，每种进程都有自己的特点和属性。三种进程各有各的作用，使用场合也有所不同。交互进程——由一个shell启动的进程。交互进程既可以在前台运行，也可以在后台运行。批处理进程——这种进程和终端没有联系，是一个进程序列。监控进程（也称守护进程daemon）——Linux系统启动时启动的进程，并在后台运行。2进程控制块进程组成正文段存放进程要运行的程序，描述了进程要完成的功能用户数据段存放正文段在执行时所需要的数据和工作区系统数据段——进程控制块存放了进程的控制信息，其中最重要的数据结构是task_struct。进程控制块进程控制块是Linux系统最复杂的数据结构之一。Linux在内存空间中开辟了一个专门区域存放所有进程的进程控制块。系统初始化后，建立第一个task_struct数据结构INIT_TASK。新进程创建时，系统从内存分配新task_struct，占据1680个字节。进程状态和标志进程标识进程控制块进程的族亲关系进程控制块进程间链接信息进程调度信息进程控制块进程的时间信息进程的虚存信息进程控制块进程的文件信息与进程间通信有关的信息进程控制块其它信息进程控制块3进程状态R：处于可运行状态；S：处于休眠状态；T：处于终止运行状态；D：设备IO；Z：处于僵尸状态；进程状态——R运行态该状态实际包含了执行和就绪两种状态。进程到底是正在运行还是处于就绪状态准备运行，要靠当前是否占有CPU资源来区分。每一个CPU都有一个current指针，指向当前运行于这个CPU的进程，系统就依靠这个指针来区分进程的正在运行和运行就绪状态。所有处于运行状态的进程组成可运行队列，调度程序每次选择适当的时机，按照某种规则，从这个队列中选中一个进程投入执行。这个队列中的进程总是动态变化的，在其中的进程会由于某种原因（比如等待某种事件的发生）而退出可运行队列，而其他进程也会在拥有除CPU之外的全部资源之后进入这个队列。进程状态——S休眠态（等待态）linux系统把休眠态进一步细化为：可中断的等待态、不可中断的等待态、独占态。可中断的等待态可以被某个信息唤醒而进入就绪状态等待调度；不可中断等待状态的进程是因为硬件资源无法满足，不能被信号唤醒，必须等待所等待的资源得到之后由特定的方式唤醒；独占状态位于等待队列中，当等待的事件发生时，只有处于这种状态的进程被唤醒，其他处于可中断或不可中断等待状态的进程则继续等待。进程状态——T暂停态处于暂停态的进程一般都是由运行状态转换而来，等待某种特殊的处理。比如处于调试跟踪的程序，每执行到一个断点，就转入暂停状态，等待新的输入信号。进程状态——Z僵尸态由于某种原因进程被终止，这个进程所拥有的内存、文件等资源全部释放之后，还保存着PCB信息，这种占有PCB但已无法运行的进程就处于僵尸态。一个处于执行状态的进程调用退出函数exit之后，进程就会进入僵尸状态。僵态进程的父进程通过PCB了解到该进程所处的状态后，采取相应的处理措施，回收PCB，这个进程就完成了它的使命，从僵死走向彻底消亡。一直处于僵态的进程通常是由挂起或出现故障的父进程引起的。我们应尽量通过发送SIGHUP信号或其他信号确保不挂起任何父进程。如果父进程已被挂起，应尽量终止它。如果父进程在清理完子进程之前即被终止的话，init程序将成为其父进程，并将对其进行适当的处理，以便将其从进程表中清除。进程状态——D不可中断的休眠状态常用于设备I/O，内核程序正忙于该进程的某些I/O操作，不能被中断。唯一出现该状态的情况也许是运行NFSmount命令时出现网络故障时。进程状态之间的转换就绪暂停休眠执行僵尸事件发生，唤醒时间片耗尽调度跟踪等待事件，睡眠跟踪结束exit回收PCB进程消亡分配资源创建进程4进程的控制4.1进程的创建4.2进程的启动4.3进程的监视4.4进程优先级设置4.5进程挂起和激活4.6信号控制进程4.7终止进程4.1进程的创建初始进程创建系统启动时创建第一个进程（0号进程），此时，系统只有这一个进程：初始化进程，运行在核心态初始化结束时，初始进程启动一个核心进程：init进程，也称为1号进程，然后执行空闲循环。系统空闲时，调度程序运行这个空闲进程。这个空闲进程的task_struct是唯一一个不是动态分配而是在核心连接时静态定义的，为了不至于混淆，叫做init_task。子进程创建过程为新进程分配任务结构体内存空间把父进程任务结构体拷贝到子进程任务结构体为新进程在其虚拟内存建立内核堆栈对子进程任务结构体中部分进行初始化设置把父进程有关信息拷贝给子进程，建立共享关系把子进程的counter设为父进程counter值的一半把子进程加入到可运行队列中结束do_fork()函数返回PID值进程由do_fork()函数创建intdo_fork(unsignedlongclone_flags,unsignedlongusp,structpt_regs*regs){为新进程申请PCB空间;if(申请不到)返回错误,退出;为新进程申请核心堆栈;if(核心堆栈申请不到)返回错误,退出;为新进程在Task向量表中找到空闲位置;/*复制父进程currentPCB中的信息，继承资源*/；p=current;/*为防止信号、定时中断误唤醒未创建完毕的进程，将子进程的状态设成不可中断的*/p-state=TASK_UNINTERRUPTIBLE;/*跟踪状态和超级用户特权是没有继承性的，因为在root用户为普通用户创建进程时，出于安全考虑这个普通用户的进程不允许拥有超级用户特权。*/p-flags&=~(PF_PTRACED|PF_TRACESYS|PF_SUPERPRIV);/*将进程标志设成初建，但暂时不能运行，在进程第一次获得CPU时，内核将根据此标志进行一定操作*/p-flags|=PF_FORKNOEXEC;开始Task_struct的初始化工作，如初始化进程时钟、信号、时间等数据;继承父进程所有资源:拷贝父进程当前打开的文件;拷贝父进程在VFS的位置;拷贝父进程的信号量;拷贝父进程运行的内存;拷贝父进程的线程;初始化工作结束，父进程将其将其唤醒,挂入running队列中，返回子进程的pid;}4.2进程的启动键入需要运行的程序的程序名，执行一个程序，其实也就是启动了一个进程。在Linux系统中每个进程都具有一个进程号，用于系统识别和调度进程。启动一个进程有两个主要途径：手工启动调度启动：事先进行设置，根据用户要求自行启动。主要介绍手工启动。手工启动——前台启动这是手工启动一个进程的常用方式。例如：用户键入一个命令“ls–l”，这就已经启动了一个进程，而且是一个前台的进程。这时候系统其实已经处于一个多进程状态。问题1：用户在键入“ls–l”命令以后，使用“ps–x”查看，能不能看到ls进程？问题2：如何才能看到一个前台进程？手工启动——后台启动直接从后台手工启动一个进程用得比较少一些，除非是该进程甚为耗时，且用户也不急着需要结果的时候。假设用户要启动一个需要长时间运行的格式化文本文件的进程。为了不使整个shell在格式化过程中都处于“瘫痪”状态，从后台启动这个进程是明智的选择。[例1]$find/-namefox.jpg&[1]4513$键入命令以后，出现一个数字，这个数字就是该进程的编号，也称为PID，然后就出现了提示符。用户可以继续其他工作。多个进程同时启动的例子例如：manps.1|grepkill|more这时候实际上是同时启动了三个进程。请注意是同时启动的，所有放在管道两边的进程都将被同时启动，它们都是当前shell的子程序，互相之间可以称为兄弟进程。4.3进程的监视如果我们能够在任何给定时间查看系统正在干什么，我们就能够判断出自己运行的进程对系统性能产生的影响，也能发现其它用户是否给系统造成了严重的负担。Linux系统具有高度的透明性，是一个多进程系统，系统管理员能操控每个进程。如果某个进程占用了过多的系统资源，可将其杀死，如果系统的负荷状态看上去很好，就可以启动更多的进程。经常需要对这些进程进行一些调配和管理；而要进行管理，首先就要知道现在的进程情况：究竟有哪些进程？进程情况如何？等等。所以需要进程查看方面的工作。对任何一位系统管理员，在其日常使用的所有命令中，ps可能是其中功能使用最广的命令。ps命令ps简介要对进程进行监测和控制，首先必须了解当前进程的情况，也就是需要查看当前进程，而ps命令就是最基本同时也是非常强大的进程查看命令。使用该命令可以确定有哪些进程正在运行和运行的状态、进程是否结束、进程有没有僵死、哪些进程占用了过多的资源等等。总之，该命令的输出结果相当于在发出命令的那一刻对系统所作的快照，大部分信息都是可以通过执行该命令得到的。ps命令及其参数ps命令最常用的还是用于监控后台进程的工作情况，因为后台进程是不和屏幕键盘这些标准输入/输出设备进行通信的，所以如果需要检测其情况，便可以使用ps命令了。该命令语法格式如下：ps[-][选项]ps的参数说明ps提供了很多的选项参数，常用的有以下几个：l：长格式输出；u：按用户名和启动时间的顺序来显示进程；j：用任务格式来显示进程；f：用树形格式来显示进程；a：显示所有用户的所有进程（包括其它用户）；x：显示无控制终端的进程；r：显示运行中的进程；我们常用的选项是组合是aux或lax，还有参数f的应用；常用ps命令参数一般的用户只需掌握一些最常用的命令参数就可以了。最常用的三个参数是u、a、x，下面将通过例子来说明其具体用法。[例]以root身份登录系统，查看当前进程状况$psPIDTTYTIMECOMMAND5800ttyp000:00:00bash5835ttyp000:00