进程管理全解析-优快云博客

[root@localhost ~]# pstree
init─┬─auditd───{auditd}
     ├─crond
     ├─master─┬─pickup
     │        └─qmgr
     ├─6*[mingetty]
     ├─mysqld_safe───mysqld───29*[{mysqld}]
     ├─rsyslogd───3*[{rsyslogd}]
     ├─sshd─┬─sshd───sftp-server
     │      ├─sshd───bash───python───python───{python}
     │      └─sshd───bash───pstree
     └─udevd───2*[udevd]

Centos7: systemd是由内核创建的，其他进程都是它创建或者它创建的进程创建，负责管理进程和创建用户空间，进程号是1。

[root@localhost ~]# pstree
systemd─┬─ModemManager───2*[{ModemManager}]
        ├─NetworkManager───2*[{NetworkManager}]
        ├─VGAuthService
        ├─2*[abrt-watch-log]
        ├─abrtd
        ├─alsactl
        ├─atd
        ├─auditd─┬─audispd─┬─sedispatch
        │        │         └─{audispd}
        │        └─{auditd}

子进程继承父进程的安全性身份、过去和当前的文件描述符，端口和资源特权，环境变量，以及程序代码。随后，子进程可能exec自己的程序代码，通常，父进程在子进程运行期间处于睡眠（sleeping）状态，当子进程完成时发出（exit）信号请求，在退出时，子进程已经关闭或丢弃了其资源环境，剩余的部分称为僵停（僵尸Zombie）。父进程在子进程退出时收到信号而被唤醒，清理剩余的结构，然后继续执行其自己的程序代码。

父进程和子进程开始的时候使用同一块内存空间，一旦子进程需要修改数据，会把父进程的数据复制一份，在拷贝的里面修改数据。（COW 写时复制机制）
父进程创建子进程的目的是为了完成一些复杂的任务，当任务完成后，需要终止或销毁子进程，因此任何子进程的销毁或者终止都是父进程完成的。

进程状态

一个进程运行的顺序大概如此，运行指令只能通过CPU，假设操作系统上面单颗CPU，那怎么同时运行多个进程呢？

在多任务处理操作系统中，每个CPU（或核心）在一个时间点上只能处理一个进程。在进程运行时，它对CPU时间和资源分配的要求会不断变化，从而为进程分配一个状态，它随着环境要求而改变。

操作系统对CPU进行timeslice(时间片)虚拟化处理，每一个时间片内只能处理一个进程，时间结束后，不管是否运行完毕，都要切换到另外一个进程，来回切换直到运行结束，因此进程状态会一直发生变化。

每个CPU（或CPU核心）在一个时间点上只能处理一个进程，通过时间片技术，Linux实际能够运行的进程（和线程数）可以超出实际可用的CPU及核心数量。Linux内核进程调度程序将多个进程在CPU核心上快速切换，从而给用户多个进程在同时运行的印象。

运行态：running

就绪态（也叫睡眠态）：：ready

可中断：interruptable

不可中断：uninterruptable

停止态：stopped 暂停于内存中，但不会被调度，除非手动启动之；

僵死态：zombie

进程优先级

多进程执行时，一个时间片结束后，CPU接着该执行哪个进程呢？此时操作系统精巧设计了优先级的概念，通过调度算法来实现进程调度。

1-99称为实时优先级范围

100-139称为普通优先级范围（静态优先级）

显然值越低优先级越高,实时进程的优先级一定在实时优先级范围,普通进程一般在普通优先级范围,但是可以提高到实时优先级范围,但是提高到实时优先级范围的普通进程依然是普通进程!

实时进程永远比普通进程优先调度,获得实时优先级的普通进程,只是说将会比其他的普通进程更有话语权,这里就又涉及到CFS的调度策略了，我们不展开

此外,普通优先级和nice(一个改变优先级的系统调用)值有对应关系,nice=0时优先级对应为120

nice的范围是(-20到19,为什么这么诡异呢,这你就要问写这段代码的人了)

进程结构体

上面讲到通常情况下多个进程根据优先级切换运行，如果有一个进程A运行了一半，切换到B进程，B进程运行一个时间片后，又运行进程A。中间的A进程已经执行的指令和数据应该保存起来，不然这种切换就没有意义了！这一系列动作包括了中断、保持现场、恢复现场的操作。

进程数据包括ID号、占内存大小、消耗时间等进程元数据，以结构体的形式存放在内存中，主要作用是用来记录追踪进程信息。另外为了提高追踪效率，设计了固定格式task struct，多个任务的的task struct组件的链表：task list。前一个结构体记录下一个结构体的地址，或者双向记录，或者首位相连，于是产生了循环链表、双向链表等。

进程内存

Page Frame: 页框，用存储页面数据
Linux采用虚拟内存管理，将实际物理内存切成每块4K大小的 Page Frame,每个进程都以为自己拥有本机的所有内存，但实际上内核只会分配它用到的内存。
内核在给进程分配内存时，分配的是一段线性的虚拟地址，通过映射关系关联到物理地址中（一个或多个Page Frame）.
当内存耗尽后，后使用到交换内存swap,内核将通过LRU算法将不用的内存数据放入到交换空间中，腾出多余空间供进程使用。
这样会造成一个问题，数据转入转出会造成实际物理内存地址发生变化，按照以前的映射关系就找不到数据了，形成缺页现象（大小），这个时候需要有一个模块
专门负责维护这个映射关系，实时进行变换。因此CPU里面有一个专门的芯片负责此工作。
MMU：Memory Management Unit
进程内存结构由堆栈组成，下面放程序指令+变量等，上面是数据。
所以进程的内存又可以分为常驻内存级（不可被交换）和虚拟内存级（可被交换）。