Linux 内核源码分析之进程简要及调度时机
发布时间：2022-01-14 12:24:51 所属栏目：Linux 来源：互联网
导读：人们在面对一个问题束手无策的时候，经常会创造一个概念，然后基于这个概念来演化出一个系统来解决这个问题。进程的概念就是人类发明出来，为了解决物理世界想要同时做若干件事情的需求，最终演化出了进程子系统。关于进程的基本知识网上有很多，这里说下我
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人们在面对一个问题束手无策的时候，经常会创造一个概念，然后基于这个概念来演化出一个系统来解决这个问题。进程的概念就是人类发明出来，为了解决物理世界想要同时做若干件事情的需求，最终演化出了进程子系统。关于进程的基本知识网上有很多，这里说下我的理解： 加载器将可执行程序文件(Linux 中是 ELF 格式)加载到操作系统，操作系统中就多了一个进程。 进程的核心由代码段和数据段组成，代码段就是进程在执行过程中按照正常流程一条条执行的指令，数据段就是指令需要的数据。 每颗 CPU 都有一个 PC(Program Counter)寄存器，这个寄存器指向了下一条要执行的指令地址，由于这个指令必然属于某个进程，所以，每个 CPU 每一时刻只能运行一个进程。 多线程在内核空间本质上也是多进程，多个进程在时间较大的尺度上给人一种可以同时执行的错觉，本质上是通过进程调度交叉执行，只不过这个时间太短，我们感觉不到而已。JVM 中的一个线程对应了 Linux 内核中的一个进程，了解了底层进程的机制，也就了解了上层的很多现象。 由于历史原因，内核中表示进程的数据结构叫做 task_struct，这个数据结构里面的字段有几十个，我不太想一一列出来，然后占很大篇幅。我会列几个大家比较关心的，在后面的分析过程中，会逐渐展开 task_struct 的其他字段。本篇文档对应的 Linux 内核是 5.0。 从上面的几个关键的字段可以看出，每个进程都有唯一的 ID 和状态，并且，在系统中，进程是通过一棵树的方式来组织的，也就是说，所有的进程都有父亲，通过我们熟悉的 fork 系统调用来创造。另外，Linux 内核中也是不区分进程和线程的，两者均使用 task_struct 数据结构，线程的本质是共享进程的资源，对应这个数据结构，只要把里面涉及共享的指针指向进程的资源即可。 「所有的进程都有父亲」，这句话不一定全对，就像演绎逻辑链一样，我们一直顺着大前提往上追，总会追到第一个 大 bug，这个 大 bug 我们无法证明，只能默认它是对的，它是我们系统的第一性原理。扯远了，Linux 中，这个 大 bug 就是 0 号进程，它的另一个外号叫 IDLE，这个 大 bug 在内核初始化的时候，被显示地定义出来(而不是通过 fork)，下面我们来感受一下 Linux 进程子系统中第一个进程 无中生有 的过程。init_task 类似于盘古，系统中所有的进程都是由它开辟出来的，在后续的 Linux 内核文章中，我们会逐渐了解这个机制的妙处，我们先把注意力调回到本篇文章的重点，进程切换的机制。 进程是对物理世界的建模抽象，每个进程对应一个 task_struct 数据结构，这个数据结构包含了进程的所有的信息。在 Linux 内核中，不会区分线程和进程的概念，线程也是通过进程来实现的，线程和进程的唯一区别就是：线程没有独立的资源，进程有。 所有的进程都是通过其他进程创建出来的，因此，整个进程组织为一棵进程树。0 号进程是 无中生有 凭空产生的，是静态定义出来的，是所有进程的祖先。 （编辑：东莞站长网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
