进程 线程

每个CPU有固定的TSS（任务状态段），TSS保存有当前任务的系统堆栈指针SS0和ESP0，切换任务时只是改变SS0和ESP0的值。

进程和线程都有自己独立的系统堆栈和task_struct，如果没有用户空间的线程，为内核线程。线程共享用户空间，进程之间用户空间独立。每个线程的task_struct和系统空间堆栈结构（7KB）：

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进程fork时，用户空间的拷贝是通过复制页面表暂时共享这个页面，在子进程（或父进程）真的要写这个页面时再来分配页面。(copy on write)

进程退出时，会释放task_struct中的各种资源，但是task_struct和系统空间堆栈所在的两个页面并不会释放。同时进程状态变为TASK_ZOMBIE。之后通过调用exit_notify通知父进程料理后事。

如果父进程先于子进程去世，则会将子进程托付给init进程。

进程的状态：

• TASK_RUNNING： 可以被执行，被放入调度队列
• TASK_INTERRUPTIBLE：睡眠状态，可被中断，一般睡眠是这种
• TASK_UNINTERRUPTIBLE：睡眠装态不可被中断
• TASK_ZOMBIE：进程已去世，但还未被注销
• TASK_STOPPED：调试挂起状态

进程状态转换

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task_struct链接入3个队列

1. 通过父兄指针

   
   
   

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2. pidhash hash表，每个pid生成一个hash，同一hash的task_struct通过pidhash_next 和pidhash_pprev放入同一个队列

3. 通过next_task 和 prev_task 放入一个系统全局队列

调度

内核态通过schedule(), 用户态通过pause()，引发一次调度（自愿）

linux的调度方式是有条件的可剥夺。当进程在用户空间运行时，一旦有必要（比如运行了足够长的时间），内核可以剥夺其运行而调度其他进程，而当进程进入内核态时就不能进行剥夺了，因为调度都是发生在从用户态进入中断或者异常处理，返回用户态时进行调度（task_struct的need_resched需要设置为true：自愿让出运行，系统调用受阻，时钟中断服务程序发现当前进程运行太久）。

调度政策根据进程的优先级进行调度，运行时间越长优先级越低，当所有进程优先级为0时，重新计算优先级。

被动调度：need_resched被置为1，从内核空间进入用户空间时，会进行调度，这时task状态还为TASK_RUNNING，有可能还会被调度上

• 当前进程的counter减为0时，每次时钟中断会将counter减1
• 唤醒另一个进程，被唤醒进程的优先级更高
• 一个进程通过yield系统调用让路

主动调度：task状态变为TASK_INTERRUPTIBLE或者TASK_UNINTERRUPTIBLE

• read(), write(), open() 这种系统调用受阻而进入睡眠
• nanosleep()，pause() 系统调用

内核中的互斥操作：

• semaphore 信号量（防止死锁的方法：不要在一个临界区进入另一个临界区；进入临界区的顺序一致）
• spin_lock：防止其他处理器中断或进程的干扰，得不到锁的处理器会一直空转