linux进程管理相关概念

Posted 2021-01-01

进程概念
内核的功用：进程管理、文件系统、网络功能、内存管理、驱动程序、安全功能等
Process: 运行中的程序的一个副本，是被载入内存的一个指令集合
  进程ID（Process ID，PID）号码被用来标记各个进程
  UID、GID、和SELinux语境决定对文件系统的存取和访问权限，
  通常从执行进程的用户来继承
  存在生命周期
task struct：Linux内核存储进程信息的数据结构格式
task list：多个任务的的task struct组成的链表
进程创建：
  init：第一个进程
  centos6 是 init

  Centos7 是 systemd

     父子关系
  init：进程：都由其父进程创建，CoW (写实复制)、fork(), clone(克隆)
   CoW (写实复制)：如果创建的子进程，子进程还没有发生任何的数据改动，这时候用的是父进程的内存空间，总体来说节约了空间，这点跟LVM逻辑卷快照类似

进程的基本状态和转换

创建状态：
   进程在创建时需要申请一个空白PCB(process control block进程控制块)，向其中填写控制和管理进程的信息，完成资源分配。如果创建工作无法完成，比如资源无法满足，就无法被调度运行，把此时进程所处状态称为创建状态
就绪状态：
   进程已准备好，已分配到所需资源，只要分配到CPU就能够立即运行
执行状态：
   进程处于就绪状态被调度后，进程进入执行状态
阻塞状态：
   正在执行的进程由于某些事件（I/O请求，申请缓存区失败）而暂时无法运行，进程受到阻塞。在满足请求时进入就绪状态等待系统调用
终止状态：
   进程结束，或出现错误，或被系统终止，进入终止状态。无法再执行

状态之间转换六种情况

运行——>就绪：
   1，主要是进程占用CPU的时间过长，而系统分配给该进程占用CPU的时间是有限的；
   2，在采用抢先式优先级调度算法的系统中,当有更高优先级的进程要运行时，该进程就被迫让出CPU，该进程便由执行状态转变为就绪状态。
就绪——>运行：
   运行的进程的时间片用完，调度就转到就绪队列中选择合适的进程分配CPU
运行——>阻塞：
   正在执行的进程因发生某等待事件而无法执行，则进程由执行状态变为阻塞状态，如发生了I/O请求
阻塞——>就绪：
   进程所等待的事件已经发生，就进入就绪队列
以下两种状态是不可能发生的：
   阻塞——>运行：即使给阻塞进程分配CPU，也无法执行，操作系统在进行调度时不会从阻塞队列进行挑选，而是从就绪队列中选取
   就绪——>阻塞：就绪态根本就没有执行，谈不上进入阻塞态

进程优先级

系统优先级：
  系统整个所有进程从最低到最大的优先级，其中数字越小，优先级越高。
  Centos4、5系统上0-139

  centos6 系统上0-98，99

实时优先级：
  99-0 值最大优先级最高
nice优先级：
  -20到19，对应系统优先级100-139或99,nice值越大，优先级越低
Big O：时间复杂度，用时和规模的关系
   O(1)衡定, O(logn), O(n)线性, O(n^2)抛物线, O(2^n)指数型，

进程内存

进程内存：

Page Frame: 页框，用存储页面数据，存储Page 4k
LRU：Least Recently Used 近期最少使用算法,释放内存，
物理地址空间和线性地址空间
MMU：Memory Management Unit负责转换线性和物理地址
TLB:Translation Lookaside Buffer 翻译后备缓冲器,用于保存虚拟地址和物理地址映射关系的缓存

IPC: Inter Process Communication
  同一主机: signal:信号
    shm: shared memory
    semaphore:信号量，一种计数器
  不同主机：socket: IP和端口号
    RPC: remote procedure call
    MQ：消息队列，Kafka，ActiveMQ

进程状态

Linux内核：抢占式多任务
进程类型：
   守护进程: daemon,在系统引导过程中启动的进程，和终端无关进程
   前台进程：跟终端相关，通过终端启动的进程
   注意：两者可相互转化
进程状态：
  运行态：running
  就绪态：ready
  睡眠态：
    可中断：interruptable
    不可中断：uninterruptable
  停止态：stopped,暂停于内存，但不会被调度，除非手动启动
  僵死态：zombie，结束进程，父进程结束前，子进程不关闭