Linux进程源代码分析探索

"Linux进程源代码分析.pdf" 这篇文档是对Linux操作系统中进程源代码的深入分析，由电子工程系自动化专业的杨立峰所撰写。作者通过邮件jose@263.net分享了他的读书笔记，主要关注Linux进程的建立、调度策略和调度过程。文档指出，Linux作为开放源码的操作系统，为开发者提供了研究操作系统内部机制的良好平台。 **1. 进程概述** 在UNIX系统中，进程被定义为正在运行的程序。但在Linux中，对于#0（初始化进程）和#1（init进程）的生命周期，这种定义并不完全适用。进程可以分为两个层次来理解：一是作为系统活动的整体组织概念，二是作为不活动的实体，依赖于处理器的活动来表现其功能。在较高层次，进程是系统中的活跃实体，参与到资源的获取、释放、交互和共享中。在较低层次，进程是静态的，通过处理器的切换实现执行的动态效果。 **2. 进程的数据结构** Linux内核使用多个数据结构来跟踪和管理进程，这些数据结构包括进程描述符（`struct task_struct`），它包含了关于进程的所有信息，如状态、优先级、内存映射、文件描述符等。此外，还有调度器相关的数据结构，如调度队列和红黑树，用于高效地查找和调度进程。 **3. 进程创建** Linux中的进程创建通常通过`fork()`系统调用实现，这会创建一个新的进程，其内存映像与父进程几乎相同。随后，使用`exec()`系列函数可以替换新进程的内存映像，加载新的程序执行。 **4. 进程调度** Linux采用了一种称为CFS（Completely Fair Scheduler，完全公平调度器）的调度策略，它基于时间片轮转，确保所有进程都能获得公平的执行时间。调度器根据进程的优先级和已等待的时间来决定下一个要执行的进程。调度器还包含实时调度类，为高优先级的实时任务提供保障。 **5. 进程间通信（IPC）** Linux提供了多种进程间通信机制，如管道、套接字、信号量、消息队列等，使得进程间能够交换数据、同步执行或协调操作。 **6. 进程退出和清理** 当进程完成其任务或遇到异常时，它将退出。退出后，其资源会被释放，父进程可以通过等待系统调用（`wait()`或`waitpid()`）来收集子进程的状态信息。 通过这份源代码分析，读者不仅可以了解Linux内核如何管理进程，还能深入理解操作系统的核心机制，这对于Linux内核开发、系统优化和系统移植等工作具有极高的价值。分析基于Linux 2.2.10版本，但这些基本概念和原理在后续的内核版本中仍然适用，因为Linux进程管理和调度的基础设计保持了相当的稳定性。