Linux进程（孤儿，僵尸）

1.进程的调度算法

1. 先来先服务（FCFS）
2. 短作业优先（SPN）
3. 最短剩余时间（SRT）
4. 时间片轮转（RR）
5. 最高响应比优先
6. 公平共享调度

先来先服务：
顾名思义，哪个进程先来就先获得处理器时间，用一个队列暂存等待处理器的进程，
优点：是实现简单
缺点：遇到那种又臭又长的进程就难受了

短作业优先：
因为先来先服务不好，所以有了短作业优先，通过设置执行时间短的进程作业的优先级为高来实现，也很简单粗暴
优点：进程时间越短就越先执行，进程完成率是上去了，但是总体执行效率却不高
缺点：对于长的进程就不友好了，会一直堆积，一直不被处理

最短剩余时间：
就是刚才说的短作业优先的抢占版本，说过他的缺点了，当前执行的进程还剩10个时间单位，但是一直来了一群只要2个时间单位就跑完的进程，那当前的进程就会被抢占，然后含恨饿死。

时间片轮转：
既然上面几种算法都有可能出现饥饿进程，那么我就干脆让每个进程都执行那么一会，这样不就比较公平了？每个进程都有机会在处理器上跑，看起来很和谐，但是还是没有解决优先级的问题，优先级不好控制，比如有什么紧急的进程需要立即执行，就不好办了。而且每个进程的具体情况也是不一样的，比如有I/O消耗型进程，和处理器消耗型进程，在同样的事件片里真正占用处理器的时间是不一样的，而我们是真正占用处理器的时间希望能一样的，这样就公平了嘛。这样看来，时间片轮转也是有缺点的。

最高响应比优先：
什么是响应比？看一下这个公式：R=(w+s)/s，其中R是响应比，w是等待处理器的时间，s是期待的服务时间，简单的来说响应比就是，进程从加入等待队列开始一直到执行完毕经历的时间除以进程使用处理器的时间，这个响应比比较高的就证明该进程等待比较久了，它估计会很饿，先让它吃！

公平共享调度：
Linux系统中普通进程使用的调度方法就是公平共享调度的一个实例，被称作完全公平调度算法（CFS），虽然一定不可能公平。

2.task_struct结构体

task_struct结构体就是Linux下对进程控制块PCB定义的一个结构体。

struct task_struct
{
    volatile long state;  //说明了该进程是否可以执行,还是可中断等信息
    unsigned long flags;  //Flage 是进程号,在调用fork()时给出
    int sigpending;    //进程上是否有待处理的信号
    mm_segment_t addr_limit; //进程地址空间,区分内核进程与普通进程在内存存放的位置不同
    //0-0xBFFFFFFF for user-thead
    //0-0xFFFFFFFF for kernel-thread
    //调度标志,表示该进程是否需要重新调度,若非0,则当从内核态返回到用户态,会发生调度
    volatile long need_resched;
    int lock_depth;  //锁深度
    long nice;       //进程的基本时间片
    //进程的调度策略,有三种,实时进程:SCHED_FIFO,SCHED_RR, 分时进程:SCHED_OTHER
    unsigned long policy;
    struct mm_struct *mm; //进程内存管理信息
    int processor;
    //若进程不在任何CPU上运行, cpus_runnable 的值是0，否则是1 这个值在运行队列被锁时更新
    unsigned long cpus_runnable, cpus_allowed;
    struct list_head run_list; //指向运行队列的指针
    unsigned long sleep_time;  //进程的睡眠时间
    //用于将系统中所有的进程连成一个双向循环链表, 其根是init_task
    struct task_struct *next_task, *prev_task;
    struct mm_struct *active_mm;
    struct list_head local_pages;       //指向本地页面
    unsigned int allocation_order, nr_local_pages;
    struct linux_binfmt *binfmt;  //进程所运行的可执行文件的格式
    int exit_code, exit_signal;
    int pdeath_signal;     //父进程终止时向子进程发送的信号
    unsigned long personality;
    //Linux可以运行由其他UNIX操作系统生成的符合iBCS2标准的程序
    int did_exec: 1;
    pid_t pid;    //进程标识符,用来代表一个进程
    pid_t pgrp;   //进程组标识,表示进程所属的进程组
    pid_t tty_old_pgrp;  //进程控制终端所在的组标识
    pid_t session;  //进程的会话标识
    pid_t tgid;
    int leader;     //表示进程是否为会话主管
    struct task_struct *p_opptr, *p_pptr, *p_cptr, *p_ysptr, *p_osptr;
    struct list_head thread_group;   //线程链表
    struct task_struct *pidhash_next; //用于将进程链入HASH表
    struct task_struct **pidhash_pprev;
    wait_queue_head_t wait_chldexit;  //供wait4()使用
    struct completion *vfork_done;  //供vfork() 使用
    unsigned long rt_priority; //实时优先级，用它计算实时进程调度时的weight值

    //it_real_value，it_real_incr用于REAL定时器，单位为jiffies, 系统根据it_real_value
    //设置定时器的第一个终止时间. 在定时器到期时，向进程发送SIGALRM信号，同时根据
    //it_real_incr重置终止时间，it_prof_value，it_prof_incr用于Profile定时器，单位为jiffies。
    //当进程运行时，不管在何种状态下，每个tick都使it_prof_value值减一，当减到0时，向进程发送
    //信号SIGPROF，并根据it_prof_incr重置时间.
    //it_virt_value，it_virt_value用于Virtual定时器，单位为jiffies。当进程运行时，不管在何种
    //状态下，每个tick都使it_virt_value值减一当减到0时，向进程发送信号SIGVTALRM，根据
    //it_virt_incr重置初值。
    unsigned long it_real_value, it_prof_value, it_virt_value;
    unsigned long it_real_incr, it_prof_incr, it_virt_value;
    struct timer_list real_timer;   //指向实时定时器的指针
    struct tms times;      //记录进程消耗的时间
    unsigned long start_time;  //进程创建的时间
    //记录进程在每个CPU上所消耗的用户态时间和核心态时间
    long per_cpu_utime[NR_CPUS], per_cpu_stime[NR_CPUS];
    //内存缺页和交换信息:
    //min_flt, maj_flt累计进程的次缺页数（Copy on　Write页和匿名页）和主缺页数（从映射文件或交换
    //设备读入的页面数）； nswap记录进程累计换出的页面数，即写到交换设备上的页面数。
    //cmin_flt, cmaj_flt, cnswap记录本进程为祖先的所有子孙进程的累计次缺页数，主缺页数和换出页面数。
    //在父进程回收终止的子进程时，父进程会将子进程的这些信息累计到自己结构的这些域中
    unsigned long min_flt, maj_flt, nswap, cmin_flt, cmaj_flt, cnswap;
    int swappable: 1; //表示进程的虚拟地址空间是否允许换出
    //进程认证信息
    //uid,gid为运行该进程的用户的用户标识符和组标识符，通常是进程创建者的uid，gid
    //euid，egid为有效uid,gid
    //fsuid，fsgid为文件系统uid,gid，这两个ID号通常与有效uid,gid相等，在检查对于文件
    //系统的访问权限时使用他们。
    //suid，sgid为备份uid,gid
    uid_t uid, euid, suid, fsuid;
    gid_t gid, egid, sgid, fsgid;
    int ngroups; //记录进程在多少个用户组中
    gid_t groups[NGROUPS]; //记录进程所在的组
    //进程的权能，分别是有效位集合，继承位集合，允许位集合
    kernel_cap_t cap_effective, cap_inheritable, cap_permitted;
    int keep_capabilities: 1;
    struct user_struct *user;
    struct rlimit rlim[RLIM_NLIMITS];  //与进程相关的资源限制信息
    unsigned short used_math;   //是否使用FPU
    char comm[16];   //进程正在运行的可执行文件名
    //文件系统信息
    int link_count, total_link_count;
    //NULL if no tty 进程所在的控制终端，如果不需要控制终端，则该指针为空
    struct tty_struct *tty;
    unsigned int locks;
    //进程间通信信息
    struct sem_undo *semundo;  //进程在信号灯上的所有undo操作
    struct sem_queue *semsleeping; //当进程因为信号灯操作而挂起时，他在该队列中记录等待的操作
    //进程的CPU状态，切换时，要保存到停止进程的task_struct中
    struct thread_struct thread;
    //文件系统信息
    struct fs_struct *fs;
    //打开文件信息
    struct files_struct *files;
    //信号处理函数
    spinlock_t sigmask_lock;
    struct signal_struct *sig; //信号处理函数
    sigset_t blocked;  //进程当前要阻塞的信号，每个信号对应一位
    struct sigpending pending;  //进程上是否有待处理的信号
    unsigned long sas_ss_sp;
    size_t sas_ss_size;
    int (*notifier)(void *priv);
    void *notifier_data;
    sigset_t *notifier_mask;
    u32 parent_exec_id;
    u32 self_exec_id;

    spinlock_t alloc_lock;
    void *journal_info;
};

3.孤儿、僵尸进程

这是进程的状态：

#define TASK_RUNNING        0//进程要么正在执行，要么准备执行
#define TASK_INTERRUPTIBLE  1 //可中断的睡眠，可以通过一个信号唤醒
#define TASK_UNINTERRUPTIBLE    2 //不可中断睡眠，不可以通过信号进行唤醒
#define __TASK_STOPPED      4 //进程停止执行
#define __TASK_TRACED       8 //进程被追踪
/* in tsk->exit_state */
#define EXIT_ZOMBIE     16 //僵尸状态的进程，表示进程被终止，但是父进程还没有获取它的终止信息，比如进程有没有执行完等信息。                     
#define EXIT_DEAD       32 //进程的最终状态，进程死亡。
/* in tsk->state again */
#define TASK_DEAD       64 //死亡
#define TASK_WAKEKILL       128 //唤醒并杀死的进程
#define TASK_WAKING     256 //唤醒进程 

僵尸进程：

僵死状态（Zombies）是一个比较特殊的状态。当进程退出并且父进程没有读取到子进程退出的返回代码时就会产生僵尸进程
僵死进程会以终止状态保持在进程表中，并且会一直在等待父进程读取退出状态代码。所以，只要子进程退出，父进程还在运行，但父进程没有读取子进程状态，子进程就进入Z状态

int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        //child
        printf("haha. %d.%d\n",getpid(),getppid());
        sleep(5);
    }
    else if(id > 0)
    {
        //father
        printf("ouou. %d.%d\n",getpid(),getppid());
        sleep(30);
    }
    else
    {
        perror("fork");
        return -1;
    }
    return 0;
}

其中Z代表僵尸状态，S代表睡眠状态，+代表前台运行。

孤儿进程

孤儿进程是，子进程在运行的时候父进程退出了，这时候子进程就会变成孤儿进程。（系统会让pid为1的进程回收）

#include 
#include 

int main()
{
    pid_t id = fork();
    if(id == 0)
    {
        //child
        printf("haha. %d.%d\n",getpid(),getppid());
        sleep(30);
    }
    else if(id > 0)
    {
        //father
        printf("ouou. %d.%d\n",getpid(),getppid());
        sleep(5);
        exit(0);
    }
    else
    {
        perror("fork");
        return -1;
    }
    return 0;
}