嵌入式Linux系统中的进程管理与资源调度优化

# 1. 嵌入式系统简介

## 1.1 嵌入式系统的定义和应用场景

嵌入式系统是一种专门设计用于控制设备、机器或系统特定功能的计算机系统。它通常被嵌入到其他设备中，不能独立运行。嵌入式系统被广泛应用于各种领域，如消费类电子产品（智能手机、数字相机）、汽车电子系统、工业自动化、医疗设备等。

## 1.2 嵌入式Linux系统概述

嵌入式Linux系统是基于Linux内核的嵌入式操作系统，具有开源、可定制性强、稳定可靠等特点。它在嵌入式系统中得到了广泛的应用，为开发者提供了丰富的资源管理、进程调度等功能，同时支持多种硬件架构，如ARM、MIPS等。由于Linux社区的强大支持和持续更新，嵌入式Linux系统在嵌入式领域有着广泛的影响力。

接下来我们将深入探讨嵌入式Linux系统中的进程管理与资源调度优化。

# 2. 进程管理

在嵌入式Linux系统中，进程管理是系统中最核心的功能之一。通过进程管理，系统可以有效地管理资源、调度任务和实现进程间的通信。本章将深入探讨嵌入式Linux系统中的进程管理相关内容，包括进程的概念与特点、进程的创建与销毁、进程状态转换、以及进程间通信机制。

### 2.1 进程的概念与特点

#### 进程的定义
进程是程序的一次执行过程，是系统资源分配的基本单位。每个进程都有自己的地址空间、上下文信息和执行状态。在嵌入式系统中，进程通常由用户空间的应用程序或系统服务组成。

#### 进程的特点
- **独立性**：每个进程之间相互独立，拥有自己的地址空间和资源。
- **并发性**：系统中可以同时存在多个进程，它们可以并行或并发执行。
- **随机性**：进程的执行顺序和执行时间是不确定的，由系统调度决定。
- **动态性**：进程的创建、运行和销毁是动态的过程，可以动态调整系统资源。

### 2.2 嵌入式Linux系统中的进程创建与销毁

在Linux系统中，进程的创建与销毁通过系统调用实现。常见的进程创建函数是`fork()`，用于创建一个与父进程相同的子进程；`exec()`系列函数用于加载新的程序替换当前进程。进程销毁通常通过调用`exit()`系统调用来实现。

import os

# 父子进程示例
def create_child_process():
    pid = os.fork()  # 创建子进程
    if pid == 0:  # 子进程
        print("This is child process with PID:", os.getpid())
    else:  # 父进程
        print("This is parent process with PID:", os.getpid())

create_child_process()

#### 代码总结：
- 使用`os.fork()`可以创建一个子进程，父进程会返回子进程的PID，子进程会返回0。
- 父子进程具有不同的地址空间，但可以共享部分资源。
- 进程创建