linux内核系列之进程管理

baojiangeng

进程概念：程序运行起来称之为进程。进程使用task_struct来表示自身信息。pid，各种链表，状态，内核栈SP，地址空间分配、文件描述符、及其他各种资源分配情况、时间片、进程统计信息等。
内核态和用户态：保护模式下，进程运行状态分为用户态和内核态。进程的地址空间一共有4G（32bitsOS），最高的1G为各进程共享的内核数据映射。用户态进程只能访问用户地址空间数据（小于3G），内核态进程可以访问所有地址空间。进程使用段页管理虚拟内存，GDT中对应内核段的基址（0）与用户段的基址（3G）不同。根据段描述符（CS，DS）的值判断该进程是内核态或用户态进程。用户态进程只能访问进程自己的地址空间，使用用户态堆栈；内核态进程可以访问内核堆栈（与task_struct在同一物理页），同时也可以访问用户态堆栈。
进程状态的切换：从用户态到内核态的转换称为切换。引起的原因有系统调用和中断。系统调用户中断产生时，页表切换为新进程的页表，CS/SP切换为内核态段选择符，IP切换为系统调用的目标地址，通过iRet指令切换。
进程切换：根据调度算法，当从中断或系统调用返回时，如果进程的时间片用尽，会发生进程切换。新选中的进程占领CPU，CS,mm和SS栈更换为新进程的环境。需要说明，在内核态运行的进程不能被切换出去，进城切换的时机只能是当前进程从内核态转到用户态的时候（例如中断和系统调用）
信号：signal的信息保存在task_struct中，发送信号(kill)会更新目标进程的task_struct，但是只有在从内核态返回用户态时，才对进程的信号队列进行检查并进行处理。
进程关系：根据父子关系，进程状态等进程排入到各种链表中。0号进程是init进程，是所有孤儿进程的父进程
进程间通信：信号-直接修改task_struct；文件映射-线性地址映射同样的物理页面；pipe：管道文件系统，通过文件系统API进入内核；系统V共享内存，信号灯，消息队列：内核数据结构

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