linux c——进程管理

2.1进程调度

多任务系统分为非抢占式和抢占式两种,Linux c提供抢占式多任务模式，进程在被抢占之前能够运行的时间叫做进程的时间片。在LIinux 2.6.23内核版本中，采用完全公平调度算法（CFS）代替了O(I)调度算法，因为O(I)对响应时间敏感的程序有不足。

 

进程分为I/O消耗型和处理器消耗型。前者指进程的大部分时间用来提交I/O请求或是等待I/O请求的；后者是指进程把事件大多数用在执行代码上。Linux更倾向于优先调度I/O消耗型进程。

 

Linux采用两种不同的优先级范围：第一种nice值，越大的nice意味着更低的优先级，第二种是实时优先级，其值可以配置，越高的实时优先级数值意味着进程优先级越高。任何实时进程的优先级都高于普通进程。

 

2.2Linux调度的实现

1）时间记账：变量vruntime可以准确的测定进程运行的时间

2）进程选择：当CFS需要选择下一个进程时，它会选择具有最小的vruntime的任务

3）调度器入口：进程调度器的入口点是schedule函数,该函数以优先级为序，从高到低依次检查每一个调度器并选择最高级别的进程。

4）睡眠和唤醒：睡眠就是进程把自己标记为休眠状态，从可执行树中移除，放入等待队列

               唤醒就是进程被设置为可执行状态，从等待序列中移到可执行树中

 

休眠有时候会虚假唤醒，所以有时候需要一个循环处理来保证进程被唤醒的条件真正达成。

 

2.3 抢占和上下文切换

上下文切换就是从一个可执行进程切换到另一个可执行进程。Schedule函数主要完成两个工作:其一，把虚拟内存从上一个进程映射切换到新进程中；其二，从上一个进程的处理器状态切换到新进程的处理器状态。

 

内核中提供need_resched来标志表明是否需要重新执行一次调度，该标志对于内核来讲是一个信息，它表示有其他进程应当被运行了，要尽快调用调度程序。

 

用户抢占：内核即将返回用户空间的时候，如果need_resched标志被设置，会导致schedule函数被调用，此时会发生用户抢占。用户抢占一般在如下情况下发生：其一，从系统调用返回用户空间时；其二，从中断处理程序返回用户空间时。

内核抢占：内核可以在任何时候抢占正在执行的任务。内核抢占一般在如下情况下发生：

（1）中断处理程序正在执行，且返回用户空间之前；

（2）内核代码再一次具有可抢占性的时候；

（3）如果内核中的任务显式地调用schedule函数；

（4）如果内核中的任务阻塞。

2.4进程概念

进程是正在执行的程序代码的实时结果，是处于执行期的程序以及相关的资源的总称。线程是在进程中活动的对象，内核调度的对象是线程，而不是进程。

进程提供两种虚拟机制——虚拟处理器和虚拟内存。线程之间可以共享内存，但每个都拥有各自的虚拟处理器。

进程五种状态标志：TASK_RUNNING,TASK_INTERRUPTIBLE,TASK_UN INTERRUPTIBLE,TASK_TRACED，TASK_STOPPPED.

2.5进程上下文

程序在用户空间执行时，当一个程序执行了一个系统调用或者触发了某个异常，它就陷入内核空间，称为内核“代表进程执行”并处于进程上下文中。

2.6进程与线程的创建

从现有内核线程中创建一个新的内核线程有两种方法：

（1）利用kthread_creat()函数创建，并用wake_up_process()唤醒；

（2）直接执行kthread_run().

内核线程启动之后就一直运行直到调用do_exit()退出，或者内核的其他部分调用kthread_stop()退出。

 2.7孤儿进程

如果父进程在子进程之前退出，必须有一个机制来保证子进程能找到一个新父亲，否则这些孤儿进程就会在退出时永远处于僵死状态，白白耗费内存。

2.8系统调用

系统调用是用户空间访问内核的唯一手段，除异常和陷入外，它们是内核唯一的合法入口。

定义一个系统调用：

asmlinkage  long  sys_test(void)

内核在执行系统调用的时候处于进程上下文，在进程上下文中，内核可以休眠，并且可以被抢占。系统调用返回的时候，控制权仍在system_call中，它最终负责切换到用户空间，并让用户继续执行下去。

 2.9内核设计系统调用

主要完成系统调用函数编写，系统调用号，系统调用表的填写。

步骤1：在“/include/linux/syscalls.h”中增加要添加的系统调用的声明。

asmlinkage long sys_test(void);

步骤2：在“/arch/arm/include/asm/unistd.h”

#define  _NR_test(_NR_SYSCALL_BASE+361)

步骤3：在“/kernel/sys.c”中实现系统调用函数。

asmlinkage long sys_test(void)

{

printk(“pid: %d,this is test call.\n”,current->pid);

return 0;

}

步骤4：在“/arch/arm/kernek/calls.S”中加入系统调用表的初始化部分

/* 361 */   CALL(sys_test)

步骤5：生成内核镜像。应用层测试程序。

#include

#include

#include

int main()

{

int i = 10;

i = syscall(361);

printf(“after  syscall : i = %d\n”,i);

return 0;

}

测试结果：

pid: 859,this is test call.

after syscall：i = 0