深入理解Linux进程-优快云博客

本篇博客将为大家分析进程的调度算法、task_struct结构体，模拟实现僵尸进程and孤儿进程，

并对进程与虚拟空间做相应的阐述，最后将使用setenv、export等环境变量相关的函数和命

令进行相应的操作。

task_struct结构体：

task_struct是什么？首先我们对该结构体做一个相对的认识。

linux内核通过一个被称为进程描述符的task_struct结构体来管理进程，这个结构体包含了一

个进程所需要的所有信息它在定义在linux-2.6.38.8/include/linux/sched.h文件中

task_struct主要包含以下几个成员：
1）进程状态，记录进程在等待、运行或死锁
2）调度信息，由那个调度函数调度，怎么调度等
3）进程的通讯状态
4）因为也要插入进程树，必须有联系父子兄弟的指针，当然是task_struct型
5）时间信息，比如计算好执行时间，以便cpu分配
6）标号，决定进程归属
7）可以读写打开的一些文件信息
8）进程上下文和内核上下文
9）处理器上下文

10）内存信息

进程的调度算法：

关于进程的调度方法，以下将对其中的五种方法做一个总结：

1）时间片轮调度算法（RR）：给每个进程固定的执行时间，根据进程达到的先后顺序在单位时间片

内执行，执行完成后便调度执行下一个进程执行，时间片轮转调度不考虑进程等待时间和执行时间，

属于抢占式调度。优点是兼顾长短作业；缺点是平均等待时间较长，上下文切换较费时。使用于分时

系统。

2）先来先服务调度算法（FCFS）：根据进程到达的先后顺序执行进程，不考虑等待时间和执行时间，

会产生饥饿现象。属于非抢占式调度，优点是公平，实现简单；缺点是不利于短工作

3）优先级调度算法（HPF）：在进程等待队列中选择优先级最高的来执行。

4）多级反馈队列调度算法：将时间片轮转和优先级调度相结合，把进程优先级分成不同的队列，先

按优先级调度，优先级相同的，按时间片轮转。优点是兼顾长短作业，有较好的相应时间，可行性强，

适用于各种作业环境。

5）高响应比优先级调度算法：根据“响应比=（进程执行时间+进程等待时间）/进程执行时间”这个

公式得到的响应比来进行观察。高响应比会随着等待事件增加而变大，优先级会提高，能够避免饥饿

现象。优点是兼顾长短作业，缺点是计算机响应开销大，适用于处理系统。

僵尸进程与孤儿进程的实现：

在linux中，进程分为多种状态，如下：
R（running）：运行状态；
S（sleeping）：睡眠状态（浅度睡眠）；
D（disk sleep）：磁盘睡眠状态；
T（stopped）：停止状态；
X（dead）：死亡状态；
Z（zomble）：僵尸状态

僵尸状态是一种比较特殊的状态：当进程退出并且父进程（使用wait（）系统调用）没有读取到子

进程退出的返回代码时就会产生僵尸进程。僵尸进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直等待父

进程读取退出状态代码。如果父进程还存在而一直不调用wait，则该僵尸进程将无法回收，等待其父进

程退出后该进程将被init回收。

代码实现：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<errno.h>
#include<unistd.h>

int main(){
pid_t pid=getpid();
pid_t id=fork();
if(id = -1){
printf("fork error!return code is %d\n",errno);
return;
}
else if(id = 0){
printf("child pid is %d\n",getpid());
exit();
}
else{
while(1){
printf("father pid is %d,return pid is %d\n",getpid(),id);
sleep(1);
}
}
return 0;
}
孤儿进程：
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>

int main(){
int id=fork();
if(id = -1){
printf("fork error!return code is %d\n",errno);
return;
}
else if(id = 0){
printf("child pid is %d,parents pid is %d\n",getpid(),getppid());
sleep(3);
}
else{
printf("father pid is %d,child pid is %d\n",getppid(),getpid());
printf("father process is exxited!\n");
}
return 0;
}

set env, export等函数的区别：

1） env是显示变量；
set和export是设置变量；
set用于csh环境；
export用于bash环境；
格式：
set DISPLAY 192.168.1.1:0
export DISPLAY =192.168.1.1:0
2） env命令显示用户的变量；
export命令显示当前导出成用户变量的shell变量

3） set命令显示当前shell的变量，包含当前用户的变量；
env命令显示当前用户的变量；
export命令显示当前导出成用户变量的shell变量。

每个shell有自己特有的变量（set）显示的变量，这个和用户变量是不同的，当前用户变量和你用

什么shell无关，不管你用什么shell都在，比如HOME,SHELL等这些变量，

但shell自己的变量不同shell是不同的，比如BASH_ARGC， BASH等，这些变量只有set才会显示，

是bash特有的，export不加参数的时候，显示哪些变量被导出成了用户变量，因为一个shell自己的变

量可以通过export “导出”变成一个用户变量。